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1.2亿度的等离子火球中,藏着中国的未来
送交者: 【摄影部落】[☆★★★声望勋衔16★★★☆] 于 2021-06-10 11:44 已读 1693 次 3 赞  

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可控核聚变,人类的未来,科幻作品中的常客。 6park.com

电影《蜘蛛侠2》中,奥克塔威尔斯博士利用核聚变拥有了毁灭性的能力。 6park.com

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电影《钢铁侠》中,钢铁侠的胸口安装了一套小型的核聚变反应堆。 6park.com

电影《流浪地球》中,核聚变技术造就了数万座行星发动机,成为推动地球飞向半人马座三体星系的能源。 6park.com

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而如今,中国人已经接近把这些科幻场面变成现实。 6park.com

2021年5月28日,中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,向核聚变能源应用迈出重要一步。 6park.com

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能听懂不?听不懂不要紧,简单来说: 6park.com

中国人可能改变人类的未来! 6park.com

01. 6park.com

很多人都听过一个词:存量博弈。 6park.com

简单来说,存量博弈是蛋糕总份额相对稳定下的各方争夺。 6park.com

存量博弈本质就是零和游戏,强者必须掠夺弱者的资源,才能恒强。 6park.com

在农耕文明的阶段,不同的文明争夺的标的主要是土地与人口,只要拥有土地与人口就能生产更多的粮食、丝绸与瓷器。 6park.com

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但是土地和人口有限怎么办?那就只能保证少数人有足够的资源。这一点中国人早就认识到了,有诗为证:“朱门酒肉臭,路有冻死骨”。 6park.com

到了工业革命之后,存量博弈变成了资源的争夺,煤矿、铁矿、石油、殖民地等等。 6park.com

英国靠着大航海时代的殖民红利占据了时代王者之位,造就了日不落帝国。 6park.com

那德国、日本之类的后发国家没有足够的资源和殖民地咋办?只能发动战争去抢,结果就被锤了。 6park.com

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一直到现在,存量博弈依然是世界的主流。 6park.com

人类每天能生产出来的粮食、挖出来的石油、发出来的电,是有限的,你想过舒适的生活,那就意味着有人要过低水平生活。 6park.com

但是,都是生而为人,凭啥你就要过舒服生活,我就只能过低水平生活? 6park.com

中国就不信这个邪。 6park.com

中国建国70年,靠着中国人的辛勤劳动和科技进步,将十几亿原本可能生活在底层的中国人,带到了中等偏上的生活水平上,并且已经开始向发达国家俱乐部进军! 6park.com

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▲(图源:视觉中国) 6park.com

结果发达国家就坐不住了。 6park.com

2010年5月,美国总统奥巴马在白宫接受澳大利亚电视台采访时,针对中国想要转变发展方式、让中国人民也过上富裕生活的历史选择,发出了极其恐怖的严厉警告。 6park.com

奥巴马通过电视镜头向全世界明确宣布:如果10多亿中国人口也过上与美国和澳大利亚同样的生活,那将是人类的悲剧和灾难,地球根本承受不了。 6park.com

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奥巴马的逻辑很简单,中国拿走全球石油的15%,全球铁矿石的50%,全球主要大豆出口国出口量的70%。然而现在中国人均肉类消耗量只是美国的50%,人均汽车保有量是美国的20%,人均电力消耗是美国的30%,如果中国这几项指标达到美国标准是个什么概念?是不是中国要拿走全球绝大多数资源? 6park.com

更何况,中国的消耗总量已经很可怕了,但每年人均使用的能源其实只有美国的1/13。假如我们想达到跟美国一样的生活标准的话,那我们每年所需要的能源将是美国的n多倍。到时候整个世界的能源可能都不够我们一个国家消耗的了。 6park.com

在美国人看来,在存量一定的情况下,中国的多了,美国的就少了。 6park.com

所以从2010年以来,美国一直通过各种方式打压中国的发展,被打上存量博弈思想钢印的美国人,只相信零和竞争这一套,这才是中美关系倒退的根本原因。 6park.com

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但是中国偏偏是个异类,不玩存量博弈这一套。 6park.com

蛋糕总份额相对稳定情况下争夺太激烈的话,那我把蛋糕做大不就得了? 6park.com

而此次中国的可控核聚变,就是做大蛋糕的关键。 6park.com

02. 6park.com

什么是可控核聚变? 6park.com

我们小时候的一首歌已经解释了:种太阳! 6park.com

啦啦啦啦种太阳,啦啦啦啦种太阳,到那个时候世界每一个角落,都会变得都会变得温暖又明亮! 6park.com

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没错,可控核聚变,就是要种出一个人类能够控制的太阳! 6park.com

核能我们并不陌生,原子弹、核电站,以及因为日本地震核电站泄漏的核危机,都是利用核裂变的能量,即通过把大质量原子比如铀核“打碎”来释放能量,短时间集中释放可以作为武器,缓慢释放则可以用作和平的能源。 6park.com

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可惜的是,核裂变能源效率虽高,却后患无穷,即使没有地震威胁,产生的废料也带有強烈的放射性,在上万年的时间内都无法有效处理干净。 6park.com

而且铀矿资源也是有限的,无法支持人类社会长期发展。所以对核聚变能源的追求也就应运而生了。      6park.com

核聚变,顾名思义与核裂变相反,就是把小质量的两个原子核合并成一个大质量的原子核,在这个过程中获得能量,而且这种能量效率比核裂变更高,也更清洁。 6park.com

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实际上,我们每天接收到的太阳光,就来自于太阳内部时刻都在进行的核聚变反应。 6park.com

如果我们能够实现可控核聚变,就有了一个取之不尽用之不竭的能量来源,再也不会有什么存量博弈的问题了。 6park.com

石油不够用?核聚变能产生不要钱一样的电能,足够全世界用上电。 6park.com

粮食不够吃?核聚变可以产生足够的电能供应立体农业,粮食产量要翻好几倍! 6park.com

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淡水不够?用核聚变电能进行海水淡化!把地球的沙漠都变成绿洲! 6park.com

一句话,核聚变生产的能源足够全地球人都过上好日子。 6park.com

理想很美好,但实现起来却很难。一个最直接的问题,就是用什么容器来承载核聚变。 6park.com

太阳以其巨大的质量产生的引力,在核心处将原子核紧紧地压在一起,让其处在极端的高温高压状态,促使发生聚变反应。 6park.com

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但在地球上,我们却找不到这样强大的“引力容器”来获得高温高压的等离子体。 6park.com

在地球上利用核聚变能量,要求在人工控制条件下等离子体的离子温度达到1亿摄氏度以上。 6park.com

1亿度是什么概念?太阳的核心温度大概在1500万度至2000万度;而地球上最耐高温的金属材料钨在3000多度就会熔化。 6park.com

对这个问题,人类科学家探索了很多年,搞出了快箍缩、磁镜、仿星器等不同的技术路线。终于在50年代,想出了用强磁场来约束高温核聚变燃料的办法。 6park.com

二战结束不久,苏联科学家塔姆和萨哈罗夫两人提出了“托卡马克”概念,缩写TOKAMAK,由环形、室、磁、线圈四个俄文单词缩写组成。 6park.com

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托卡马克装置可以对聚变反应的高温等离子体进行磁约束,不用直接接触,因此大大降低了对材料的要求,让可控核聚变的实现成为可能。 6park.com

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1958年,苏联研制出了世界上第一个托卡马克装置——T1。此后经过不断完善改进,苏联于1969年在T3上取得了非常理想的数据,人类的核聚变研究基本跨入了“托卡马克时代“。 6park.com

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可是当时的中国核聚变研究,还基本上处于一穷二白。 6park.com

虽然1955年钱三强已经提出要开展可控核聚变研究,还写入了“12年科学规划”,但是在一切为原子弹让路的形势下,中国可控核聚变进展缓慢,再加上很多历史因素的影响,一直到1972年,中国才建成了一个小型托卡马克装置, 取名CT-6,意思是“中国托卡马克”,为中国核聚变研究事业播下星星之火。 6park.com

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作为人类最顶尖的技术,必须要站在前沿,否则只能跟在他人背后,越拖越远。 6park.com

正当中国焦虑于自己的核聚变技术与国外最新成果差距巨大时,天上掉下来一块馅饼把中国砸晕了。 6park.com

当时苏联虽然在聚变技术上世界领先,但还没等聚变搞出来,苏联自己先“剧变”了。 6park.com

解体之前,苏联的经济陷入困境,研究机构已经没钱去维护一台名为T-7的托卡马克装置,拆了又怪可惜的。 6park.com

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既然是关系到全人类的事业,“送”给别国是一种不错的选择,但送给欧美诸强又不甘心,毕竟那是帝国主义敌人。 6park.com

于是苏联人就想到了同为社会主义国家的中国。 6park.com

1990年,T-7所在的库尔恰托夫研究所所长卡多姆采夫院士致信核工业西南物理研究院李正武院长,表示我这儿有个好东西,搁着也是封存浪费了,你要是能给我搞点东西,我就把这个家伙送给你。 6park.com

中国当时彻底懵了,还有这种好事? 6park.com

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但是中国当时也没钱啊,可机会又非常难得,不要太可惜了。 6park.com

没办法,就像中国用狗皮换苏27一样,西南物理研究所,跑去找了安徽合肥的中科院等离子物理研究所,并以其名义找银行贷款,凑了400万人民币,买了几车皮的羽绒服、瓷器和家具等物资,拉到苏联换来了一台价值1800万卢布的托卡马克,简直赚翻了。 6park.com

为啥说赚翻了?因为当时1卢布相当于3.6美元,也就是说中国用400万人民币,就撬动了6000多万美元的杠杆。 6park.com

更何况,这个T-7那时还算先进,其他主流的托卡马克装置只能做几秒钟高温,而中国拿到T-7后,最多能做到60秒钟一千万度! 6park.com

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后来呢?后来发生的事情大家都知道了,中国的核聚变事业开始起飞。 6park.com

经过不断的拆解和改造,中国完全掌握了全球最先进的托卡马克技术。 6park.com

很快,玩熟了T-7的中国人开始不满足了,T-7产生磁笼的材料是用常规铜线做的,铜线有电阻消耗了大量的能量,也影响核聚变产生。 6park.com

怎么办?那就只能把电阻降到0,那么我们就非常容易地拿到了聚变能量。 6park.com

恰好,中国的超导技术还非常不错。 6park.com

中国人把超导技术和T-7融合,于1994年建成了HT-7超导托卡马克,也就是“合肥超环”。 6park.com

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2008年3月21日凌晨,HT-7连续重复实现了长达400秒的等离子体放电,电子温度1200万度,打破了法国保持的记录。 6park.com

后来,中国又建设了全世界第一台全超导非圆截面的托卡马克装置HT-7U,后来为使国内外专家易于发音、便于记忆同时又有确切的科学含义,HT-7U正式改名为EAST (Experimental and Advanced Superconducting Tokamak)。 6park.com

中国人并不满足,在合肥的一座非常偏僻的岛——董铺岛上,中俄领导人都曾到过现场,他们都说过同样一句话——中国需要能源,中国一定要在人类实现这种聚变的路上起到不可取代的作用。 6park.com

而当时和国外的合作项目不是烂尾,就是进度缓慢,中国人等不及了。 6park.com

2009年,中国就启动了自己的环流器二号项目,也就是这次成功实现1.2亿度条件下点火100秒以上的主角HL-2M(EAST的其中一个项目)。 6park.com

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此后,EAST便不断取得突破性成果,成为该领域的全球领头羊。 6park.com

2016年2月,实现5000万度等离子体放电。 6park.com

2018年11月12日,实现1亿度等离子体运行。  6park.com

2020年12月4日,HL-2M在成都建成并实现首次发电! 6park.com

2021年5月28日,中国直接在1.2亿度条件下,把人类的等离子体维持时间翻了5倍之多! 6park.com

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根据可控核聚变的技术标准“三重积定律”:聚变装置运行时的温度越高,粒子数密度越大,等离子体的维持时间越长,则可控核聚变越接近成功。 6park.com

更厉害的是,中国这次还搞了在1.6亿度下,等离子体维持时间持续20秒! 6park.com

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▲项目总负责人龚先祖使劲捶桌子 6park.com

难掩自己激动万分的心情 6park.com

新纪录进一步证明核聚变能源的可行性,也为迈向商用奠定了物理和工程基础。 6park.com

对于中国来说,核聚变已经不是实验室里的玩具,而是真正能够造福于民的新能源。 6park.com

2021年,中国立项了新一代的中国聚变工程实验堆CFETR,预估2035年竣工,并制定了在2050年实现核聚变商业化的目标。 6park.com

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也许,人类第一支民用核聚变火焰,将在中国点亮! 6park.com

03. 6park.com

回到前面的话题,存量博弈。 6park.com

虽然实现增量可以解决存量博弈的问题,但是我们要注意一件事,那就是谁来实现增量才能造福人类? 6park.com

美国?看看疫情中美国的拉垮,再看看美国已经建立了上百年的石化能源利益堡垒,就知道靠美国不靠谱。 6park.com

欧洲?欧洲还是先把自己的ITER项目搞利索了再说。 6park.com

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▲国际合作的ITER已经鸽了很多年了 6park.com

日本?日本就不提了。 6park.com

想要用核聚变改变人类未来,只能靠中国! 6park.com

在这场国运的竞争中,谁占了先手,谁就拥有未来! 6park.com

中国中科大、中科院等离子体所、585所、9院以及很多高校的超过3000多位科学家和3000多名研究生参与了EAST计划的相关研究,大大提升了我国在聚变领域的科研、项目管理、专业人才培养能力。 6park.com

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中国由此掌握的特种材料、关键设备、极端条件精密制造等关键技术,已形成“同步辐射”效应,在航空、航天、电子等前沿领域都实现创新应用。 6park.com

有人,有技术,国家敢拍板立项,钱也烧得起,那么,我们为什么不相信中国能在2050年搞出可控核聚变的商用炉? 6park.com

那是多么美好的一天啊,美好到什么程度呢?不可想象。 6park.com

要知道,人类现在的能源总消耗率大约是10∧14W,做一个质能转换相当于每秒消耗一克多一点的物质,再换算成聚变,考虑一下能量利用率的问题,也就是十几千克到几十千克的氘氚。 6park.com

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也就是说,未来随便从海水中提取点氘氚,就能满足一个国家的能源需求! 6park.com

到那个时候,能源或许就不会再是什么需要节约的东西了。人类可调动的能量上不封顶,也就是说我们可以通过暴力倾泻能量的方式,解决很多以前根本无法有效应对的问题。 6park.com

天气冷了?在路面下埋设电热丝!遭遇降雪后路面上完全不会有任何积雪,还能让城市四季如春! 6park.com

廉价的电力可以让整个工业体系焕发第二次新生,金属冶炼、化工、机械等耗能产业成本大大降低。 6park.com

金属等材料的廉价意味着我们可以更自由地改变这个世界的物理结构——更高更大的建筑,更多更密的桥梁,更深更广的地下空间…… 6park.com

人类可以制造线圈来实现电磁发射宇宙飞船,上太空的成本大大降低!而装备了霍尔电推进引擎的宇宙飞船可以将“星际迁徙”变成现实。 6park.com

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这是科幻小说?不,这就是实现了可控核聚变商用的中国未来! 6park.com

到那个时候,中国都开了能源无限的外挂了,中美博弈?还博弈个啥啊? 6park.com

中国已经在5G、量子技术和AI上占了先手,可控核聚变商用就是终极大招。 6park.com

到那个时候,美国要么放弃“存量博弈”的思维,跟中国一起开发太空,要么就只能在开挂竞争中被中国打趴下! 6park.com

正所谓长江后浪推前浪,前浪死在沙滩上! 6park.com

04. 6park.com

1492年,大航海时代开启,工业革命随后诞生。 6park.com

工业革命让人类进步,同时也让农耕文明遭受了降维打击。 6park.com

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而中国可控核聚变的实现,也使中国有了降维打击的本钱。 6park.com

届时,美国也只是中国复兴路上,一只小小的虫子罢了。 6park.com

中国人的目光,不会在这只虫子的身上停留哪怕一秒。 6park.com

中国人的目光,永远投向星辰大海!
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