如果太阳熄灭,人造太阳对人类有什么好处呢?

作者&投稿:康廖 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~

在美国加利福尼亚州的利弗莫尔国家实验室国家点火装置(NIF)建设地点,科学家正在向建全球首个可持续聚变反应堆----被称为“人造太阳”的目标迈进。

通过进行的一系列主要试验,这项耗资22亿英镑(35.49亿美元)的项目又向成功在2012年点燃可操作性聚变反应迈进了一小步。据利弗莫尔国家点火装置的一个科研组说,11月2日他们朝该反应堆中心发射192束激光束,用它们瞄准一个包含氚和氘气体的玻璃目标物。它释放的能量高达1.3兆焦,这打破了世界纪录,其核心的最高温度大约是600万华氏度。与之相比,太阳中心的温度是2700万华氏度。

然而这项最新试验并没引发可持续性聚变反应,不过国家点火装置的科学家对它的未来充满自信。国家点火装置主管爱德·摩西说:“这些试验结果非常振奋人心。它们让我们相信,我们一定能实现氘-氚核聚变目标物里的点火条件。”这些研究人员自1997年该设施开始建设起,就一直在从事这项工作。他们希望能在2年内使可持续性核聚变反应变成现实,这一成果将对地球具有重大意义。

据国家点火装置的官员估计,核聚变反应堆版本的发电站原型将在2020年开始运行,到2050年将有几乎四分之一的美国能量是由核聚变能提供的。国家点火装置是美国能源部国家核军工管理局(NNSA)的构想,是世界上最大的激光科学建设项目。在国家点火装置内部是130吨重的目标靶室,192个激光器发射的中子,最终将会引发核聚变反应。

靶室里的洞的直径是10米,用30厘米厚的混凝土掩埋,使192束激光可以进入靶室内。这一过程被称作正在进行的惯性约束核聚变(ICF),一旦反应堆被点燃,它将促使目标材料(由一个玻璃球盛放的材料)里产生空前高温和高压。靶室里的温度将会超过1亿华氏度,内部压力将超过地球大气压的1千亿倍。这些条件与恒星和巨型行星核心的环境更加类似,而不是位于旧金山东部的一个国家机构里的科研装置。

国家点火装置是一个面积是足球场的3倍的10层楼高的建筑物的所在地,它不仅是美国能源学家,而且是全球能源研究人员的一个长期梦想。国家点火装置的一位发言人说:“为了在实验室里产生核聚变燃烧和增益进行的长达10年的研究,促使国家点火装置的构想诞生。目前利用核聚变或原子裂变产生能量的核电站,在过去50多年已经大大增加了发电量。但是迄今仍未证明利用核子融合燃烧和增益产生能源的方法是可行的。”

这位发言人说:“要想发生核聚变燃烧与增益,首先必须‘点燃’由氢的同位素氘和氚构成的特殊燃料。20世纪70年代,科学家开始利用强大的激光束进行试验,压缩和加热氢的同位素,使其达到它们的熔点,这一技术被称作惯性约束核聚变。利用激光束快速加热,导致目标物的最外层发生爆炸。根据牛顿的第三定律,目标物的剩余部分在强烈内爆的驱使下,内部的燃料受压缩,形成一个冲击波,这会进一步加热中心区域的燃料,导致可持续性燃烧,即已知的点火。”

计算机自动控制集成系统所在地国家点火装置控制室,是模仿德克萨斯州休斯顿美国宇航局的任务控制中心建设的,它是有史以来为科学仪器设计的最复杂的自动控制系统之一。国家点火装置的一位发言人说:“它的850台电脑使激光束的间隔不超过50微米。”

核裂变能是核电站采用的形式,迄今为止它已引发了众多事故,例如1986年的切尔诺贝利核泄漏事故。然而核聚变能与前者不同,它不仅安全,而且相对还很环保。国家点火装置的一位发言人说:“尽管核聚变是一种核子过程,但是它与裂变过程不同,因为核聚变反应不产生放射性副产品。核聚变能非常有希望成为一种长期的未来能源,因为核聚变所需的燃料在地球上比较丰富,而且它产生的能源比较安全和环保。”

这位发言人说:“氘是从海水里萃取出来的,氚来自金属锂,这是土壤里的一种常见元素。一加仑海水可提供相当于300加仑汽油产生的能量,50杯海水产生的燃料所含的能量,相当于2吨煤。核聚变电站将不会产生碳,而且生成的放射性副产品也比当前的核电站更少,储存方法也更简单。核聚变电站的核反应堆失控或‘坍塌’,也不会造成危险。因此,核聚变能将对环境和经济都有利。国家点火装置只是第一步,要达到这个目标,科研人员还要进行更多研究和技术开发工作。”



现在人类的科技发展进步的速度真的越来越快了,很多之前不敢想象的事情,已经在逐步的变为现实!真的很想知道几百年后人类的生活又会是怎样的一番场景呢?

  我国核聚变能研究开始于60年代初,尽管经历了长时间非常困难的环境,但始终能坚持稳定、逐步的发展,建成了两个在发展中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究所,即中国核工业集团公司所属的西南物理研究院(SWIP)及中国科学院所属的合肥等离子体物理研究所(ASIPP)。为了培养专业人才,还在中国科技大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等高等院校中建立了核聚变及等离子体物理专业或研究室。科技部依托中国科大成立“国家磁约束聚变堆总体设计组”,中国科大核科学技术学院院长万元熙院士担任组长。

  中国人造太阳实验获得重大突破:

  记者从中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所获悉:该院等离子体所承担的国家大科学工程“人造太阳”实验装置EAST正在进行的第十一轮物理实验近日再获重大突破:在纯射频波加热、钨偏滤器等类似国际热核聚变实验堆ITER未来运行条件下,获得超过60秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模等离子体。EAST成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。

  近年来,EAST相继完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造,基本解决了射频波耦合、高约束等离子体稳定性控制、等离子体与壁相互作用物理、低动量条件下加热和电流驱动下输运、杂质输运和控制等问题,为实现长脉冲稳态高约束模等离子体奠定了基础。据介绍,高约束模是未来ITER的基本运行模式,为实现稳态运行并达到有效的偏滤器热量排除,ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是目前世界上唯一具备这两大特色的且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克,其稳态运行模式将为ITER和未来反应堆提供重要参考。

  人造太阳的原理是什么?

  如果说重原子核在中子打击下分裂放出的"裂变能"是当今原子能电站及原子弹能量的来源,则两个氢原子核聚合反应放出"核聚变能"就是宇宙间所有恒星(包括太阳)释放光和热及氢弹的能源。人类已经能控制和利用核裂变能,但由于很难将两个带正电核的轻原子核靠近从而产生聚变反应,控制和利用核聚变能则需要历经长期的、非常艰苦的研发历程。在所有的核聚变反应中,氢的同位素---氘和氚的核聚变反应(即氢弹中的聚变反应)是相对比较易于实现的。

  氘氚核聚变反应也可以释放巨大能量。氘在海水中储量极为丰富,一公升海水里提取出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量;氚可在反应堆中通过锂再生,而锂在地壳和海水中都大量存在。氘氚反应的产物没有放射性,中子对堆结构材料的活化也只产生少量较容易处理的短寿命放射性物质。聚变反应堆不产生污染环境的硫、氮氧化物,不释放温室效应气体。再考虑到聚变堆的固有安全性,可以说,聚变能是无污染、无长寿命放射性核废料、资源无限的理想能源。受控热核聚变能的大规模实现将从根本上解决人类社会的能源问题。

  考虑到氘和氚原子核能产生聚变反应的条件,若要求氘、氚混合气体中能产生大量核聚变反应,则气体温度必须达到1亿度以上。在这样高的温度下,气体原子中带负电的电子和带正电的原子核已完全脱开,各自独立运动。这种完全由自由的带电粒子构成的高温气体被称为"等离子体"。因此,实现"受控热核聚变"首先需要解决的问题是用什么方法及如何加热气体,使得等离子体温度能上升到百万度、千万度、上亿度。但是,超过万度以上的气体是不能用任何材料所构成的容器约束,使之不飞散的,因此必须寻求某种途径,防止高温等离子体逃逸或飞散。具有闭合磁力线的磁场(因为带电粒子只能沿磁力线运动)是一种最可能的选择。对不同设计出的"磁笼"中等离子体运动行为及防止逃逸的研究(即所谓稳定性研究),成为实现受控热核聚变的第二个难点。如果要使高温等离子体中核聚变反应能持续进行,上亿度的高温必须能长时间维持(不论靠聚变反应产生的部分能量,或外加部分能量)。或者可以说,等离子体的能量损失率必须比较小。提高磁笼约束等离子体能量的能力,这是论证实现磁约束核聚变的科学可行性的第三个主要内容。除了验证科学可行性外,建设一个连续运行的聚变反应堆还需要解决加料、排废、避免杂质、中子带出能量到包层、产氚及返送以及由于聚变反应产生大量带电氦原子核对等离子体的影响等一系列科学和工程上的难题。

  从20世纪40年代末起,各国就开发了多种磁笼途径,并由之出发,对聚变能科学可行性展开了不同规模的理论与实验探索研究。投入科学家及工程师上千人,经费总计每年超过10亿美元。各途径竞争非常激烈,其间纷争不断。在这过程中,人们对实现聚变能难度的认识也逐步加深。但从20世纪70年代开始,苏联科学家发明的"托克马克"途径逐渐显示出了独特的优点,并在80年代成为聚变能研究的主流途径。托克马克装置又称环流器,是一个由环形封闭磁场组成的"磁笼"。等离子体就被约束在这"磁笼"中,很像一个中空的面包圈,等离子体环中感生一个很大的环电流。随着各国大小不一的托克马克装置的建成、投入运行和实验,托克马克显示了较为光明的前景:等离子体达到了数百万度,等离子体约束也获得了明显效果。科学家们认识到,如果扩大此类装置的规模,有可能获得接近聚变条件的等离子体。

  20世纪90年代,在欧洲、日本、美国的几个大型托克马克装置上,聚变能研究取得突破性进展。不论在等离子体温度、在稳定性及在约束方面都已基本达到产生大规模核聚变的条件。初步进行的氘-氚反应实验,得到16兆瓦的聚变功率。可以说,聚变能的科学可行性已基本得到论证,有可能考虑建造"聚变能实验堆",创造研究大规模核聚变的条件。



“人造太阳”名字来源于“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”,这个计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,建造约需10年,耗资50亿美元(1998年值)。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”。

2003年1月,国务院批准我国参加ITER计划谈判,2006年5月,经国务院批准,中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖的人口接近全球一半。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。

2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布,“人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。

ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果,首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆,将研究解决大量技术难题,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步,因此备受各国政府与科技界的高度重视和支持。

核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是人类未来能源的主导形式之一,也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。

”人造太阳“的研发,是为了全人类的能源问题,ITER计划的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能,从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程。

(本文内容由百度知道网友0o哒丫梨o0贡献)



江西“人造太阳”成功放电!这会带给人类哪些好处?
答:对于我们人类来说,这是具有历史性意义的,因为这也是第一次我们通过人造太阳实现放电的功能。为什么说他这么重要呢?主要是因为它模拟的是太阳内部的核反应,基本上属于百分百的还原。那么如果我们可以通过这样的放电反应产生出稳定的电流,也就意味着我们基本上可以掌握清洁能源。第三,如何看待这一次的世界...

太阳寿命没了,人类地球和地球上的生物都要灭绝了吗专
答:太阳寿命没了,人类地球和地球上的生物都要灭绝了吗专 太阳寿命应该是指太阳不再释放光和热,而变成一个像火星一样的星球。 目前来看,对人类的影响非常大,人类可能因此而灭绝。 但未来不一定,人类可以创造出人造太阳(循环利用的核聚变技术)来解决光和热的问题。太阳寿命没了,人类地球和地球上...

院士回应人造太阳是否可能实现,太阳对人类的重要性是什么呢?
答:这无疑是获得第四代核武器的关键。人类不再依靠太阳人造太阳如果有一天实现了,那么人类有可能在一千年以内,不会受到能源问题的困扰,也就说,地球离开太阳以后,可以完全独立,不再依赖太阳的能量。以上的问题,是我个人的想法,如果各位还有其他的想法,都可以在下方评论或者讨论。

1.2亿摄氏度!我国人造太阳打破世界纪录,人造太阳能够给人来带来什么...
答:在此之前,原本世界纪录是1亿摄氏度20秒,现如今,我国的人造太阳达到了1.2亿101秒!太阳是利用核聚变反应,不断向地球输送能源的,而我们的“人造太阳”也是要借助核技术。“人造太阳”可以给人们带来很多的资源,“人造太阳”带来给人类很大的好处,给人类社会带来很大...

太阳突然消失,地球和人类将因此毁灭
答:并宣布地下避难所即将建成,狂人科学家提出了人造太阳的说法, 将联合所有太阳相关的产品链的公司研制人造太阳 太阳消失1年后,温度低至零下70摄氏度,地球进入了前所未有的冰冻时代,地球上绝大部分人类死亡,只有避难所的少数人还存活着,这一天所有幸存的人类,都在深痛悼念逝去的亡灵,同时, “诺亚...

假如太阳不再发光发热,地球会怎么样呢?
答:我们都知道,太阳能够燃烧发光发热,就是依靠它内部的核聚变反应。这是太阳燃烧的本质,所以如果我们能够掌握可控核聚变技术,也就能够制造人造太阳,这个太阳虽然无法跟真正的恒星太阳相比,但是担负起地球光和热的供应还是没有问题的。所以,如果人类已经实现了可控核聚变技术之后,太阳有一天突然熄灭了,不...

如果没有了太阳,人类能否存活下去呢?
答:聪明的科学家们有办法,建造核电站,人造光源在地下空间种植植物,满足人类对食物的需求。事实上,当太阳消化后,随着温度的极剧下降,再加上食物危机,人类最终能够活下来的可能也仅有十分之一不到,全世界70亿人口,能够有7亿活下来并转移到地下城已经是非常不错了,太阳的消失相当于一次末世危机,...

如果太阳消失了,人类能活几天?
答:植物需要阳光,动物以植物或者其他动物为食,也要靠植物光合作用产生的氧气生存,它们的能量来源最终都指向太阳。如果太阳消失了,植物没有了阳光,无法进行光合作用,就无法正常生长。这时候人类就需要进行人造阳光,“人造太阳”、“室内种植、室内阳光”等等高 科技 ,不然人类就将面临严峻的食物短缺,会有...

如果太阳不发光了,“人造太阳”能代替吗?
答:终究大家对宇宙空间的认识只是是冰山一角,将来会产生哪些大家无法预测分析。因此,人造太阳的发生,可以算是一种防患于未然。想像一下,假如在未来的某一个时间阶段,太阳被黑云长期的遮挡住,地面丧失光辉时,最必须的是啥?显而易见便是可以替代太阳的存有,而人造太阳便是地区性的达到这一点。人们...

中国人造太阳1亿摄氏度燃烧100秒,人造太阳能够给人来带来什么呢?_百度...
答:其实吧,人造太阳就是能够给人类带来巨大的动力,那么人造太阳就能够放出大量的热能,就是可以燃烧吗?燃烧就可以发电,那么就能够给我国带来巨大的资源,那么对于我们人类来说这是件非常好的事情,因为我们现在缺少大量的资源,而我们现在每一天都消耗的大量的电,如果拥有了人造太阳的话,那么就能够给人类...