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中科院专家表示已开始核聚变发电站工程设计,不存在核泄漏,有望 10 年内示范发电,这意味着什么?

回答
中科院专家表示已开始核聚变发电站工程设计,不存在核泄漏,有望 10 年内示范发电,这句话可以从以下几个关键点来解读,并进行详细的阐述:

1. “中科院专家表示已开始核聚变发电站工程设计”—— 这意味着什么?

技术可行性取得重大进展: 核聚变发电一直被认为是“人造太阳”,是解决人类能源问题的终极方案。然而,实现可控核聚变并从中获取净能量输出,曾是科学界最大的挑战之一。工程设计启动,说明科学家们已经克服了诸多的基础科学难题,并对实现核聚变发电的技术路线和可行性有了清晰的认识,并进入了将科学原理转化为实际工程的阶段。
从实验室走向实际应用的关键一步: 过去几十年,核聚变研究主要集中在实验室验证原理、提高等离子体约束时间、温度和密度等方面(例如托卡马克装置、仿星器等)。工程设计标志着研究的重心从纯粹的科学探索转向了工程化、实用化和商业化。这代表着核聚变技术正加速从“科学研究”走向“工程建设”,为未来大规模部署奠定基础。
国家战略层面的重视与投入: 中国科学院(中科院)是中国最重要的科研机构之一。其专家对此项目的表态,通常意味着该项目得到了国家层面的高度重视和战略支持。这可能伴随着国家在资金、政策、人才等方面的进一步倾斜,以推动项目的快速发展。
对未来能源格局的深远影响: 如果核聚变发电能够实现商业化,它将彻底改变全球的能源结构。与化石燃料相比,核聚变燃料(氘、氚)极其丰富,且燃烧过程不产生温室气体和长寿命放射性废料。这意味着它可以提供清洁、安全、近乎无限的能源,从而解决气候变化、能源安全等一系列重大全球性问题。工程设计的启动,是迈向这一未来的重要一步。

2. “不存在核泄漏”—— 这意味着什么?

与当前核裂变技术的根本区别: 这是理解核聚变安全性的关键。目前我们正在使用的核能发电是“核裂变”技术,它通过重原子核(如铀)的裂变释放能量。核裂变过程中会产生高放射性的长寿命核废料,并且存在链式反应失控导致核泄漏的风险(如切尔诺贝利、福岛核事故)。
核聚变的工作原理: 核聚变是轻原子核(如氢的同位素氘和氚)在极高温度和压力下结合成较重原子核(如氦),并释放巨大能量的过程。这个过程与太阳产生能量的方式相同。
内在的安全性优势:
燃料特性: 核聚变的主要燃料氘在海水中含量极高,几乎取之不尽。氚的储存和使用量相对较少,且其放射性半衰期短(约12.3年),衰变后生成无害的氦。
反应条件: 核聚变反应需要极其苛刻的条件才能维持(极高的温度和压力,并需要外部能量输入来维持等离子体状态)。一旦外部条件发生变化,或者发生故障,等离子体就会迅速冷却,反应链自然终止,就像“火柴熄灭”一样,不会发生失控的链式反应。
放射性产物: 核聚变的主要产物是氦,是一种惰性气体,无放射性。反应过程中虽然会产生中子,但这些中子主要激活反应堆的结构材料,使其产生一定的放射性,但这些“感生放射性”的半衰期远短于核裂变产生的长寿命放射性废料,处理难度和风险也相对较低。
无核武器关联: 核聚变反应本身不产生武器级的核材料,与核武器的制造没有直接联系。

3. “有望 10 年内示范发电”—— 这意味着什么?

“示范发电”的意义: “示范发电”通常指的是建设一个具有一定功率输出、能够并入电网并验证其技术和经济可行性的原型或第一代商业化前的发电站。它不是大规模商业化部署,而是证明核聚变技术在实际发电环境下的可靠性和效率。
时间表的可行性分析:
全球竞争态势: 目前全球有多个国家和地区在积极推进核聚变研究,其中最著名的是国际热核聚变实验堆(ITER)项目,中国也是其重要参与者。ITER 的目标是实现“能量增益”(输出能量大于输入能量),而不是直接发电。然而,ITER 的建设和运行经验,将为后续的示范电站提供宝贵的借鉴。
工程设计的加速: 如果中国科学院的专家能够成功完成工程设计,并且后续的建设、材料研发、系统集成等环节都能顺利推进,那么 10 年内实现示范发电并非不可能。这表明中国在该领域可能已经掌握了关键技术突破,并且拥有高效的科研组织和执行能力。
挑战与不确定性: 尽管如此,10 年内实现示范发电仍然是一个非常雄心勃勃的目标。核聚变工程的复杂性、材料科学的挑战(例如耐高温、耐中子辐照的材料)、等离子体控制的精度以及成本控制等,都可能成为影响项目进度的因素。国际上也有一些私营公司提出了更激进的商业化时间表,但也面临着巨大的技术和资金挑战。
对能源产业的信号: 这个时间表释放了一个强烈的信号,表明中国在核聚变领域的研发投入正在加速产出成果,并且正在积极准备进入下一阶段的工程化部署。这可能会吸引更多的投资和人才进入该领域,并加速全球核聚变技术的发展。

总而言之,中科院专家关于核聚变发电的表态,可以理解为以下几点具有划时代意义的进展:

1. 中国在核聚变研究领域已取得突破性进展,并从科学研究阶段进入工程设计阶段,为未来实际应用铺平了道路。
2. 核聚变发电技术的内在安全性得到了肯定,尤其是在避免核泄漏风险方面,与现有核裂变技术有本质区别,为人类提供了一种更安全的能源选择。
3. 中国有望在相对较短的时间内(10年)实现核聚变示范发电,这标志着中国在清洁能源技术领域走在了世界前列,并为人类解决能源危机和气候变化问题贡献了重要的解决方案。

这一进展如果能够顺利实现,将对全球能源格局、环境可持续性以及人类文明的未来发展产生深远的影响。它代表着人类朝着掌握“人造太阳”的梦想又迈进了一大步。

网友意见

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快堆都没整利索这就吹开聚变堆了?

哦一看不是核工业口的

那我就明白了.jpg

我,未来,打钱.jpg

这成熟度要求可能比奥布宁斯克还低。


这么说好了,2030年人类能把快堆整利索了,包括但不限于:

任意形式的快堆具有批量建造的可行性

制定出符合快堆运营实际的生产规范

发电成本达到目前煤电超超临界机组的发电成本(含环保合规成本)


就烧高香了


事实上比快堆折腾利索更有戏也是更恐怖的是2030年前全世界布满各种中小型核反应堆SMR,以前的军事基地要用燃油发电机,未来直接部署小型核反应堆了,维持费用大减。可以预计的是包括北极军事化在内的大量军事需求会使SMR在聚变发电商用之前提前双重boom。

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很有争议的问题 ,虽然我认为可控核聚变没有这么乐观,在可以预见的未来还没有商用的可能性。但是科研本来就是这样子,绝大部分科研成果是没有实用价值的。但是不能因此我们就不搞科研了。

还有昨天的二氧化碳合成淀粉,也是很有争议,虽然在《科学》上发表了论文。也有很多人质疑。

我也不喜欢马斯克这个人,因为他总是吹大牛。但是我觉得他在一个采访中说的很对,大意就是我之所以不改造沙漠而且殖民不毛之地的火星,是因为我觉得这样做对人类的未来更有意义(大意如此)。

所以不管二氧化碳合成淀粉是否真的商用价值,还是可控核聚变是否成功,我们对此都是保持一种开放的态度。在允许的资源范围内,我们可以让科学家花钱去做一些看起来没有意义的事情。

我们要对未来保持一种乐观的态度,对能改变未来的东西,我们要保持一个积极的态度。

我很喜欢电影《明日世界》里的一句话,有两头狼,一只叫希望,一只叫绝望,互相争斗,那只会赢?答案:你喂养的那只。

所以,我的意思是,保持乐观、允许失败,让科研人员去评审而不是政治决定经费应该怎么花。

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上面是国际合作的ITER,投资可能超过50亿欧,只要说起聚变装置就绕不过他,还有差不多五年开始点火实验,如果成功了!这是人类历史上最令人惊叹和雄心勃勃的项目之一,但科学界和对核感兴趣的人之外几乎没有人听说过这个计划,可能是宣发费不够吧!

ITER国际热核实验反应堆),“iter”在拉丁语中的意思是“道路”或“路径”是一个国际研究和工程,旨在复制核聚变过程太阳在地球上创造电力。计划于 2025 年底完成建设和第一台等离子体后,这将是世界上最大的磁约束等离子实验和最大的实验托卡马克核聚变反应堆,正在法国南部的卡达拉什设施旁边建造。

ITER 将是 1950 年代以来建造的 100 多个聚变反应堆中最大的一个,其等离子体体积是当今任何其他托卡马克运行的等离子体体积的 10 倍。

ITER的目的是展示用于未来发电的科学技术可行性。 ITER 的目标是:实现足够的聚变,在短时间内产生 10 倍于输入的输出功率;演示和测试运行聚变电站所需的技术,包括低温、加热、控制和诊断系统,包括远程维护;实现并学习燃烧的等离子体;测试氚育种;并证明聚变装置的安全性。

2006 签署 ITER 协议

2007-2009 土地清理平整

2010-2014 托卡马克的地面支撑结构和抗震基础

2014-2021 托卡马克大楼建设(2018 年第一次组装活动进入)

2010-2021 ITER工厂及First Plasma辅助厂房建设

2020-2025 主要组装第一期

2025 年 12 月第一次等离子

我这你看个稀奇就行了,仅仅给不了解的小伙伴科普,专业的不要为难我胖虎!下面这个通俗易懂:

核聚变发电,距离实用还有多远?目前遇到的主要障碍是什么? - 改名好撕逼的回答 - 知乎 zhihu.com/question/2814

看了些新闻:还有科学家认为ITER Q值 到不了1以上,点火不能超过400秒,总花费将超过200亿欧!是个骗钱货的工程,印度自17年起已经开始拖欠费用了,等等林林总总。反正挺热闹的,估计这也是美国人退出的原因,但是后面又加进来了就不知道是为什么了!”

千金买马骨,到现在也就花了1艘半的北风之神,不管怎么看起来像骗钱,科研总归还是该支持,点亮一条属性就不亏啊,反正不是花我的钱。

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目前世界范围之内的核聚变发电研究处于一个低谷。

欧洲的国际原子能反应中心ITER基本处于停滞阶段。

美国的托卡马克装置也基本上处于停顿阶段。美国的国家点火装置试图用激光引发核聚变。做了一两次测试之后,目前也处于停顿阶段。貌似已经演变成军事项目了。

目前比较活跃的貌似只有我们,还有韩国。

成不成功不要紧。只要工作没有停顿,而且不断有进展就是利好消息。

以前,探索未知的世界,未知的原理,主要是欧美国家冲锋在前。他们也因此获得了科技上的先机。现在,我们终于有了机会打头阵。

不光是核聚变,目前那种超大型的实验装置,世界各国基本上都处于停滞阶段。比如美国在波多黎各的那个巨大的天眼望远镜,去年就是塌了。目前我们贵州的天眼望远镜成为世界上同类中最大的。这就意味着将来很长一段时间之内,世界各国的天文学家要想取得突破性的成果,必须要利用我们的实验装置。

现在欧洲的不少核物理学家也不得不来我们这边利用中科院的核聚变反应装置来做实验。

他们来是带着经费来的,带着idea来的。我们是不会吃亏的。当然这两年因为受疫情影响,来合作的频率下降了。

美国的国际太空站,已经严重超期了,我们看看斯克马到底能整出一个什么新的玩意出来。看看斯克马的太空旅行计划能不能整出一个新的太空站出来。


慢慢玩!

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容我先笑一会。

试问知乎上有几个人仔细查过他们画大饼的时候,所谓的输入功率是怎么定义的?

这样说吧,按照他们的定义方法,输入功率至少需要大于输出功率50倍,否则你拿来发电就是亏的。现在世界上最先进的装置,刚刚达到了1倍,然后就开始大吹特吹。

这都不用提吸收中子的锂外壳设计,八竿子都还没打着一瞥呢。

你去看看他们聚变领域的paper,以及funding的路线图,这样说吧,世界上都没有任何一个严肃的科学论文敢声称2040年之前能实现效率上任何有意义的突破,更不用提实际装置的设计建造了。

所谓的“专家”,本来就是出来骗经费的。不瞒你说,我也是其中一员,只不过我不在聚变领域,而是固态电池领域。每天的工作就是大言不惭的骗投资者和不明真相群众说固态电池5年之内一定商用,赶紧给我钱。这套路我可太熟悉了。

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咋还真有人吹,这九成是等体所要经费呢……

剩下的一成是单纯吹出来的最乐观预期,或者新京报又在断章取义了

而且“建成示范工程”也和“示范发电”完全不是一回事(不知道是新京报还是知乎的小编,能不能注意一点),CFETR的计划里也分两个阶段,真示范发电也是第二阶段靠后的事情了。

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