煤炭要淘汰了嗎?中國克服難關(guān)發(fā)展核聚變,能改變?nèi)祟惸茉唇Y(jié)構(gòu)?

近期,中國“人造太陽”刷新一項(xiàng)世界紀(jì)錄,在1.2億攝氏度下成功燃燒了101秒,標(biāo)志著在核聚變研究領(lǐng)域獲得重大突破,為人類獲得可控核聚變能源,奠定了商業(yè)化運(yùn)營的物理和工程基礎(chǔ),那么中國克服難關(guān)發(fā)展核聚變,能改變?nèi)祟惸茉唇Y(jié)構(gòu)嗎?煤炭是要被淘汰了呢?可控核聚變是兩個較輕的原子核聚合成一個較重的原子核,并釋放能量的過程,俗稱人造太陽,理論上可以讓能量持續(xù)穩(wěn)定輸出。

核聚變使用的燃料主要是“氘氚”,海洋中的氘氚儲量至少有10萬億噸,一旦成功將能徹底取代標(biāo)準(zhǔn)煤火力發(fā)電,人造太陽的成功,將能讓人類擁有取之不盡用之不竭的新型清潔能源,都知道煤炭是當(dāng)前生產(chǎn)電力必不可少的資源,中國目前火力發(fā)電占比超過八成,但是煤炭資源不可再生,而且污染大氣嚴(yán)重,所以煤炭發(fā)電勢必要被取代,某種意義上來說,核聚變可控技術(shù)的研發(fā)成敗,將直接決定了人類能源能使用多久。

想要實(shí)現(xiàn)物質(zhì)文明的升級發(fā)展,就必須攻克人造太陽的種種技術(shù)難題,核聚變本身是一種原子核變化為另一種原子核,往往會釋放巨大的能量,如果由重的原子核變化為輕的原子核,叫做核裂變,如果是由輕的原子核變化為重的原子核,叫核聚變,核聚變損失的質(zhì)量比例大,但是釋放的能量比核裂變更多,目前全球所有核電廠使用的都是核裂變技術(shù),但是中國研發(fā)的核裂變技術(shù),走上了相反的道路,一旦成功將領(lǐng)先全球。
其實(shí)人類很早就開始接觸核聚變產(chǎn)生的能量了,地球萬物都依靠能量,絕大部分都需要依靠太陽,煤炭,石油,水能,風(fēng)能,種植的農(nóng)作物,都需要太陽提供的核聚變能,但是人類只是通過太陽傳遞的能量來進(jìn)行發(fā)展,已經(jīng)變得不切實(shí)際,在人類巨大的能源需求下,必須將人造太陽技術(shù)完全掌握,源源不斷地生產(chǎn)能量,才能滿足人類文明向更高層面進(jìn)行發(fā)展。

太陽核心溫度是1500萬攝氏度,但是內(nèi)部有3000億個大氣壓的高壓,人造太陽的不同之處在于,物理環(huán)境很難實(shí)現(xiàn)超高壓與超高溫兼得,所以必須制造出比太陽溫度更極端的超高溫環(huán)境,才能實(shí)現(xiàn)在缺少超高壓環(huán)境下,成功實(shí)現(xiàn)氘、氚元素的核聚變,理論上科學(xué)家想要建造一座核聚變發(fā)電站,只需要建造一個高溫高壓區(qū)域,把氫原子的同位素氘壓迫在設(shè)備環(huán)境中,用氚原子克服電荷間的巨大排斥力進(jìn)行聚合,兩個原子聚合后能釋放大量能量。
令科學(xué)家苦惱的是,當(dāng)前沒有材料能經(jīng)受1.2億超高溫的長期烘烤,所以集思廣益之后,科學(xué)家巧妙地將聚變等離子,懸浮在真空環(huán)境中,總的來說,中國從上世紀(jì)60年代開始研究可控核聚變,目前在國內(nèi)多座高等院校建立了研究室,花費(fèi)6年時間,投入3億巨資研發(fā)的世界首臺全超導(dǎo)托卡馬克裝置,為提高核聚變的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ),隨著中國在這項(xiàng)領(lǐng)域的不斷發(fā)力,也讓科學(xué)家看到了商業(yè)化的可能性,用上核聚變產(chǎn)生的電力指日可待。