近日,欧洲核聚变实验室的科学家宣布,新的核聚变能量世界纪录诞生了。可控核聚变一直是人类渴望征服的科学技术难题。一旦实现,困扰人类世界的能源问题就能找到答案。欧洲科学家的“官宣”究竟意味着什么?核聚变背后究竟有哪些值得你关注的议题?
目前,核能占据了世界电力的10%,其生产是由核裂变产生的。核裂变,指的是分裂诸如铀这类元素的原子核的过程。但裂变会产生影响上千年的辐射性废料。而核聚变则不会产生这类废料,也不会像化石能源燃烧那样,带来二氧化碳等温室气体。
核聚变 & 核裂变
核聚变:聚小成大,由两个比较轻的原子聚合成一个比较重的原子
核裂变:化大为小,由一个比较重的原子裂解成两个比较小的原子。
- 区别:两者都会释放出巨大的能量,但是核聚变产生的能量远大于核裂变,核裂变会产生核废料和大量辐射,核聚变要"清洁"得多,只产生能量而几乎不产生核废料。
欧洲科学家创下核聚变能量输出世界纪录。牛津郡一英国研究机构的实验装置产生了有史以来最高的持续核聚变能量脉冲。该实验于2021年12月进行,其结果是在5 秒内输出了 59 兆焦耳的核聚变能量。马德里国立远程教育大学的工科教授,拉法尔·华雷斯·梅涅阿斯说道,这表明在核聚变技术方面,“我们走在了正确道路上”。
氢气达到过热状态的时候会形成等离子体,此时核聚变发生,这也是太阳获得能量的过程。该过程会让氢原子核聚合生成氦——同时释放出巨大的能量。
位于牛津的欧洲联合环形反应堆(简称JET),是一种名为"托卡马克"的环形装置。这类实验装置能将真空室中的气体加热至1亿5千万摄氏度。这类装置依靠磁场,将等离子体束缚在装置内壁中。JET的独特性在于,它是唯一一台能够束缚住氘-氚混合体的"托卡马克"。氘和氚这两种氢元素可能助力实现这样一个目标——将核聚变释放能量的过程,变成有能量盈余的可持续过程。
注:托卡马克(Tokamak)一种环形真空仓装置,通电之后内部会产生螺旋型磁场,让等离子体中的带电粒子沿着封闭的磁力线运动,被约束在了磁场之中,从而实现人类对聚变反应的控制。
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