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2023年1月2日星期一

谢选骏:核聚变加速地球暖化

 



《核聚变研究取得突破 美国实验室首次实现净能量增益》(BBC 2022年12月14日凌晨5点36分)报道:


美国科学家宣布核聚变(核融合)研究取得重大突破,首次实现了聚变反应的净能量增益,即从聚变实验中产生的能量多于引发反应的能量。


几十年来,物理学家一直在研究该技术,因为它有望成为近乎无限的清洁能源的潜在来源。但专家们称,在核聚变能为普通家庭提供能源之前,还有一段路要走。


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该实验在加州的劳伦斯利佛摩国家实验室(LLNL)的国家点火设施(National Ignition Facility)中进行。


劳伦斯利佛摩国家实验室主任金·布迪尔(Kim Budil)博士表示:“这是一项历史性的成就……在过去60年中,成千上万的人为这项努力做出了贡献,我们需要真正的远见才能走到这里。”


核聚变反应与太阳和其他恒星释放能量的原理相同,因此被科学界称为“小太阳”,也被喻为能源领域的“圣杯”(holy grail)。


其工作原理是使用192台激光器将氢燃料球加热到超过1亿摄氏度,并施加逾1000亿倍地球大气气压的压力,使氢原子聚变并释放能量。


它与核电站目前采用的核裂变技术相反。在核裂变中,重原子分裂成较轻的原子,该过程会产生大量有辐射的废料。


核聚变产生的能量更高,而且只会产生少量的放射性废料,并不会产生温室气体排放,因此不会导致气候变化。


但其中一个挑战是迫使元素在一起聚变需要非常高的温度和压力。此前,没有任何实验能够产生比使其工作所需的能量更多的能量。


位于加州的国家点火设施耗资35亿美元(28.5亿英镑)。


在宣布这一突破时,美国国家核安全局负责国防项目的副局长马文·亚当斯(Marvin Adams)博士说,实验室的激光器向目标输入了2.05兆焦的能量,然后产生了3.15兆焦的聚变能输出。


牛津大学物理学教授詹卢卡·格雷戈里(Gianluca Gregori)教授说:“今天的成功有赖于美国、英国和世界各地许多科学家所做的工作。随着现在实现了点火,不仅核聚变能源被解锁,而且通往新科学的大门正在打开。”


伦敦帝国理工学院(Imperial College London)等离子体物理学教授和惯性聚变研究中心联合主任杰里米·奇顿(Jeremy Chittenden)称这是“一个真正的突破时刻”。


“它证明了长期追求的目标,即核聚变的‘圣杯’,确实可以实现。”他说。


关于人类多久可以看到核聚变被用于发电的问题,劳伦斯利佛摩国家实验室主任布迪尔说,目前仍然有重大障碍,但是“通过共同努力和投资,对基础技术进行几十年的研究,我们就可以建造一座发电厂”。


目前,主要的障碍包括降低成本和扩大能量输出的规模。


我们离核聚变能源的未来有多远?


BBC科技事务编辑 丽贝卡·莫雷勒(Rebecca Morelle)


他们在这个实验中产生的能量是很小的——只够烧开几壶水,但它所代表的意义是巨大的。


这使我们向核聚变动力的未来又近了一步。但在这成为现实之前,仍有很长的路要走。


这项实验表明,科学原理是可行的。在科学家们甚至可以考虑扩大其规模之前,它需要重复和完善,并且其产生的能量必须得到显著提升。


这项实验已经耗费了数十亿美元——核聚变并不便宜。但对清洁能源来源的承诺肯定会成为克服这些挑战的一大推动力。


谢选骏指出:一旦核聚变商业化成功,地球上将出现千百万个小太阳——这些无限燃烧的小太阳,不会改变地球温度,也不会加速地球暖化——这听起来真是奇迹,但怎么看也不像是真的。


谢选骏:核聚变加速地球暖化



《核聚变获重大突破!地球降温有希望?月球计划需加速,竞争或扩大》(网易 2022-012-13)报道:

  

核聚变是改变地球能源格局,减少地球污染物排放,实现“清洁地球”的重要一步。虽然这些年来,我们看到世界不少的国家都开展了“核聚变计划”。但是,终究难以实现突破。


这不,美国又在核聚变方面实现了重大突破,人类朝无限、零碳能源目标又迈出关键一步,这可以说真的是好消息。


一旦人类彻底实现了核聚变的突破,那么地球的气候变化问题——也就不是什么问题了。所以,这个项目对全球来说,都是一个好事情。没错,如果人类改变不了地球的气候模式,那最终受伤的还是我们人类自己。


而且,从已知的气候变化情况来看,留给人类的时间都不多了。下面我们就先看气候,再来看看这个核聚变的问题。


地球气候已经变成什么模式?

从气候的发展模式来看,我们地球已经遭遇了严峻性的气候转变问题,在全球变暖的背景之下,极端性的气候是成倍增长。那变暖有多强了呢?


从2022年公布的去年气候数据显示,全球平均温度较工业化前水平(1850-1900年平均值)高出1.11℃,也是连续几年都是达到了1度以上。


而在这样的气候变化之下,人类对地球的气候“临界点”突破也超过了一大半。


全球15个"气候临界点"已被激活9个,分别是北极海冰、格陵兰冰盖、北方针叶林、永久冻土、大西洋经向翻转环流、亚马逊雨林、暖水珊瑚、西南极冰盖、东南极部分地区。


然而,这超过一半了之后,我们气候的改变仍然没有结束,在2022年之后,说不定这15个气候临界点已经是“所剩无几”。


2022年甚至还有可能创下我们历史性新高的气温提升。2022年地球真的是太热了,夏季北半球多国几乎完全都创下了历史性的气温,这必然会推动2022年全球的平均气温。所以,气候的“恶化”已经是趋势性发展。


更加别说我们说的《巴黎协议》的1.5度,2度提升,怕是这15个气候临界点都不够使用了,所以,人类改变气候的时间真的不多了。这不,“逆转气候”的核聚变计划终于实现了突破,这对地球来说,是一个绝对性的好消息。


一旦进行大规模的商业化运用,将可能实现我们地球变暖的“逆转”,实现地球的降温,让我们回到工业化前的水平。


上面我们说了,这是来自美国的一次核聚变突破,核聚变(nuclear fusion),又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,核聚变是发生在原子核层面上的,所以核聚变不属于化学变化。


而长时间以来,科学界都在努力研究可控核聚变,一旦实现了这个过程,我们就可能利用核聚变实现我们地球能源格局的转变,从让我们的气候发生改变。因为核聚变可能成为未来的能量来源,核聚变燃料可来源于海水和一些轻核,所以,核聚变燃料是无穷无尽的。


当然,这里说的核聚变,很多人应该也想到了一个事情,那就是嫦娥五号在月球发现的罕见物质,这种物质名叫“氦3”,该物质就是核聚变的重要物质,在月球上十分的丰富。


据保守估计,在月壤中有100万吨氦3,用它发电可以满足地球1万年的能源需求,所以,要是能够将这种物质开发到地球上来运用,将是人类之福了。


而核聚变对这种物质的需求量就是非常大的。所以,加大对月球资源的开采,这是人类未来的一大竞争市场。


这不,人类已经可以实现不受控制的核聚变,那创造“可控”核聚变就是重大目标了。这一次核聚变重大突破!就是与这个有关系。


根据外媒报道,这是来自美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们获得的重大成果,并且已经从一个实验性核聚变反应堆中实现了净能量增益。


整个实验设施耗资35亿美元,由近200台激光器组成,有三个足球场那么大,用高能量轰击一个小点,以启动核聚变反应。


报道称,LLNL的实验获得了成功,聚变反应产生了大约2.5兆焦耳的能量,大约是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。看到没?这完全是实现了反向“增益”。


大家要知道,核聚变产生的能量非常大——是核裂变反应的四倍。理论上只要有几克反应物,就有可能产生一太(万亿)焦耳的能量,这大约是发达国家的一个人在60年内所需要的能量。所以,一旦实现这一过程,并且运用起来,对我们地球来说,必然是好事情。人类对能源的开发也将可能变得缓慢,对地球的污染也会减少。


煤炭等物质的使用排放也会减少很多。这反向对地球的保护的确是太好了。所以,当我们地球的变暖不再发生,在持续保护之下。


那地球降温也就可能出现了,这的确是一种重大的希望。所以,我们也期待这一项成果能够早点公布,实现全球的共享。


总结


整体上来说,美国的这一次核聚变突破是好事情,不少的支持此项研究的人表示,核聚变有可能在十年或更长的时间里实现商业化,而一旦商业化,可能会带来更多的益处,包括生产能源,同时不会像当今的核裂变反应堆那样造成辐射性的核废料。


这将真的是人类之福。这也是为什么每次我们在说我国嫦娥五号探月工程的时候,都是期待中国能够早点实现能源物质的可控性开采。


因为谁能够率先在月球建立基地,开采更多的核聚变资源,那对地球的能源格局掌控都可以存在,可以直接在月球上提取,运输回来。所以,月球开采计划需要加速了,竞争在未来可能会不断扩大。


虽然,这对很多人来说可能是“幻想”。但是,随着科技的发展,这似乎已经不是“幻想”,而是在不断变成事实。至少从这一次核聚变的发展研究情况来看,从理论变成现实只是时间的问题。


不得不说,美国又是掌握了一项世界先进技术——首次实现核聚变反应净能量增益,也是全人类首次实现的技术。所以,其他国家还是要加大研究了,国际核聚变机构项目都还没有这个研究成果,美国的一个实验室都实现了,这完全可能让很多人出乎意料。没办法,人才在任何地方都会发光。所以,研究出来也不奇怪。


谢选骏指出:不论核聚变加速地球暖化还是缓解甚至逆转地球暖化,其作用都可能是“革命式的”,都可能比核裂变更深地改变人类的文明。

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