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世界最大激光器、被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)正距离其目标越来越近,显示了一个可持续核聚变反应装置正在由梦想逐步成为现实。但由于基础物理研究和工程技术的问题,要使核聚变达到能够稳定输出能量的水平,仍有显著障碍需要克服。
中东的石油、南非的黄金……能源危机已经成为困扰人类发展的重要难题之一。据研究,地球数十万年积聚下来的石油、煤炭、天然气等化石能源总体上还可供人类使用100年左右。而当前使用的核能又因其巨大的安全风险,可持续性并不被人看好。因此,核聚变成为了人类畅想获取“取之不尽,用之不竭”的能源的最佳途径。
依据激光核聚变原理制造的、被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)近日传来消息,在全世界聚变装置中获里程碑式突破。
可控核聚变条件苛刻
上个世纪40年代,德国核物理学家奥多˙哈恩和莉泽-迈特纳发现了核裂变,但无论是利用该反应制造的核武器或是核电站,都因燃料本身以及反应产物产生的巨大辐射,令科学家不得不一直异常谨慎地对待它。
与之相反,太阳释放出的巨大能量,由两个氢原子核合为一个氦原子核的聚变反应而产生。相较于裂变,每个核子释放的能量,也就是每千克聚变燃料释放的能量更多,而且地球上聚变燃料的储量更丰富,更重要的是,燃料以及聚变产生的辐射要远远小于裂变。
只是,所有原子核都带正电,它们之间越接近,静电斥力也就越强,完成聚变最重要的条件就是克服这种力量。太阳因其高达2000万摄氏度的中心温度,以及在自身强大重力的吸引下形成的超高的压力状态,才使得核聚变得以发生并持续。要在地球上完成这一过程,因为引力太小,压力不够,核聚变需要在更高的温度下(这样的温度下物质处于等离子体状态)才能进行。这也是可控核聚变如此艰难的原因。
显然,为满足可控核聚变苛刻的条件,首先要输入大量的能量。当核聚变反应释放的能量大于输入的能量,这一临界条件称之为点火,才有能源应用的价值。实际上,由于创造聚变条件消耗的电能,一般要3倍于它的热能才能生产出来,所以要使能量增益因子等于3时,才能真正地实现得失相当。
中国科技大学物理学院教授王晓方告诉笔者,如同日常生活中点燃柴火一样,点火后不再需要外界供热助燃,柴火燃烧释放的热能足以燃烧新的柴火,并使这样的燃烧释热能够持续,这才是真正实现了点火。柴火相当于核聚变中的等离子体状态物质。
1957年,英国科学家劳逊提出了达到点火的一般性条件,也称为得失相当条件,即劳逊判据。对于氘氚聚变,为了较容易实现,要求等离子体的温度达到1亿摄氏度。
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近日,全国政协常委、人口资源环境委员会副主任钱智民一行赴核工业西南物理研究院(以下简称“西物院)调研并召开座谈会。中核集团总经理助理、首席网络安全官孟琰彬出席座谈会。钱智民一行深入中国环流装置实验现场,重点了解了实验装置运行情况和核聚变关键技术攻关情况,并听取了西物院党委副书记刘
作为清洁、稳定的能源,核能在过去半个世纪贡献了全球近一半的低碳电力,为维护世界能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。当前,核能也是我国优化能源结构、保障能源安全,实现“双碳”目标的重要力量。从“一堆一器”到“核能三步走”,中国核工业走过了艰苦卓绝、光辉灿烂的
《中国能源报》记者近日近距离参观了我国三代“人造太阳”装置——中国环流一号、二号、三号,切身感受到了近年来我国核工业科技的飞速发展,并了解到核能三步走战略对于保障我国能源安全的重要意义。“核聚变反应的主要原料是氘和氚,而氘在海水中的含量非常丰富。若从一升海水中提取出氘,在‘人造太
六天三地,跨越近5000公里。近日,一场中国核工业的追寻之旅展开。今年是我国第一颗原子弹成功爆炸60周年,明年1月15日是核工业创建70周年。为进一步贯彻落实习近平总书记对核工业重要指示批示精神,更好地传播宣传核工业、核科学,弘扬“两弹一星”精神,今年1月15日,中核集团启动了“大国底气从核来
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据CNBC报道,多年来科技公司和硅谷亿万富翁一直在向核能投资,将可持续能源视为绿色转型的关键。现在,他们有另一个动机来推广核能:人工智能。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)尽管生成型人工智能以闪电般的速度增长,但核电项目受到严格监管,进展缓慢。这引发了人们的疑问,即核能的进步是
今年全国两会期间,“可控核聚变”的声音出现在首场“部长通道”。“到2025年,中央企业战略性新兴产业收入的占比要达到35%,在类脑智能、量子信息、可控核聚变等方面要提前布局。”国务院国资委主任张玉卓表示。所谓核聚变,即将两个轻元素,融合成一个更重的元素,释放出大量能量的过程。由于这个过
可控核聚变被认为是未来能源的发展方向。在近年来大火的《流浪地球》等科幻作品中,不乏可控核聚变的身影。回归现实,近年来,国内外的可控核聚变研究也频获进展,令人振奋。那么具体到何时才能使用上可控核聚变?目前对于可控核聚变的研究还有哪些问题亟待解决?就上述问题,在今年全国两会期间,记者
在京召开的全国两会上,全国政协常委、民革四川省委会主委欧阳泽华建议,布局重大科技基础设施,支撑可控核聚变领域颠覆性创新及产业化发展。2023年以来,国务院国资委启动了实施未来产业启航行动,明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。欧阳泽华谈道,目前我国已在相关领域取得显著进展,全超导托
先进小型模块化反应堆、第四代核能系统以及热核聚变堆是全球先进核能技术研发焦点,是各国抢占先进核能技术制高点的关键领域。七部门日前联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确提出,聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域,打造“采集一存储一运输一应用”全链条的未来能源装备
2月6日,国际热核聚变实验堆(ITER)组织正式确认将托卡马克核心安装标段真空室模块组装合同授予中核工程联合体团队,中核二三作为联合体主要成员单位,成功承接托卡马克核心安装标段真空室模块组装任务。真空室模块组装是将三大部件真空室、冷屏和环向场线圈在装配大厅进行集成组装后,整体吊装到托卡马克
近日,中国核电工程有限公司建筑所与北京北奥东华激光有限公司联合研发的多波束激光探测装置产品顺利通过专家鉴定。该产品采用的新型核设施的入侵探测技术,填补了国内空白,达到国际先进水平,具有良好的工程应用前景,对我国核设施周界入侵探测设备的国产化发展具有积极的推动作用。多波束激光入侵探
英国巴斯大学物理系研究人员开发出提高下一代玻色激光器效率的新技术,验证了这种激光器的性能能够得到改进,并具有用于未来技术装置小型化的潜力。玻色激光器通常用于卫星进行环境监测、天文学、安全和非破坏性试验、成像以及医学应用,但是体积庞大且昂贵。研究过程中,研究人员展示了如何利用玻色激光器产生太赫兹射线,并验证了激光器所需功率能够改变和减少,或者改变太赫兹射线的强度。新技术在从DNA芯片到皮肤癌的诊断、激光手术、爆炸物检查等等各个领域都具有应用潜力。信息和通信技术,包括无线通信、高速数据处理和卫星通信等也将从这项技术中获益。同时,玻色太赫兹激光器可以与传统的
从2000年开始大家就开始针对硅光子技术的产业化进行研发投入,就在谈论这个事情,那时还是一个“梦想”。经过这么多年的不断努力,这个梦想已接近现实。过去怎样把发光做到硅的芯片上去是一个很大的挑战。从最近几年国外的技术发展来看,将激光器往硅片上集成已经不是问题了。下一步是怎样把半导体的积累和经验放到硅光子技术上来,实现大规模的产业化。硅光子技术产业化是一定会发生,并且会对光通讯、数据中心,光互联都会带来一场技术性的革命。硅光子技术接下来几年会有飞跃性的发展,国内的厂商应抓住这一机会,加强合作,缩短与国外企业的差距。可调激光器是光通信
据英国《每日邮报》16日报道,世界最大激光器美国国家点火装置(NIF)日前在美国加利福尼亚完成点火试验,这不仅是人类历史上威力最大的一次激光脉冲发射,还是核聚变能源探索之路上的一座里程碑,人类有望利用这种方法取得清洁能源。7月5日进行的这次试验持续时间仅为230亿分之一秒,产生相当于500万亿瓦特电能的能量,比同瞬间段美国全国电能消耗总和1000倍还多。麻省理工学院科学家彼得拉索博士称“这是一个了不起的令人振奋的成就”,“因为它在实验室里创造了以前只有在行星内部深处才存在的情况”。建造NIF的目的是通过激
据英国《每日邮报》7月16日报道,世界最大激光器美国国家点火装置日前在美国加利福尼亚完成点火试验,这不仅是人类历史上威力最大的一次激光脉冲发射,还是核聚变能源探索之路上的一座里程碑,人类有望利用这种方法取得清洁能源。7月5日进行的这次试验持续时间仅为230亿分之一秒,产生相当于500万亿瓦特电能的能量,比同瞬间段美国全国电能消耗总和1000倍还多。建造NIF的目的是通过激光聚变产生类似恒星内核的热与力,它有望让人类于实验室里取得核聚变能源——一种近乎用之不竭的清洁能源,从而开启能源新时代。科学家希望这种激光器能成为可控核聚变的&
一直以来,人类都希望利用太阳光线来产生更多能量。这一想法曾被多次搬到电影情节中,如科幻电影中出现的激光器,而现实生活中,许多科学家和发明家也都对此乐此不疲,希望可以找到利用太阳能量制成激光束的好方法。最近,这一技术终于有所突破,让这一愿望向现实更近了一步。一个来自乌兹别克斯坦的研究小组提出了一个构想,即通过一个直径约3英尺的小型抛物面反射镜,结合一种新的双层陶瓷磁盘,把太阳的能量聚焦,以此可以产生激光,用作可再生能源。乌兹别克斯坦研究小组的构想方案刊登在了《可再生和可持续能源杂志》(JournalofRenewableandSustainableEne
激光微加工在过去十年被广泛关注,其中原因之一是由于如具有非常高峰值功率和超短脉冲固体激等更加有效的激光源不断涌现。美国光波公司(Advanced Optowave Corporation),是一家激光微加工行业的专业高端固体激光器生产厂家,是世界领先激光器供应商之一。基于不同的激光应用需求,向客户提供180多款不同脉冲能量、脉冲重复频率、脉宽和输出波长,涉及红外、绿光、紫外、深紫外、远紫外激光器。服务于微电子、微机械和微光学加工三大领域。此次美国光波公司将首次以大规模展台独立参加2011年慕尼黑上海激光、光电展-这一年度中国激光行业的盛会。欢迎广大新老
英国科学家计划在牛津郡建造一所核聚变实验室,来模拟太阳内部的温度和压力环境,并以此产生的能量应对全球性能源短缺问题。 实验成功的关键步骤在于建造一台世界最强大的激光器,届时,激光束将通过轰击微小氢燃料球体,聚变并释放巨大能量。这一实验性计划吸引了多国学者的广泛参与,英国《星期日泰晤士报》5月4日对其相关内容进行了报道。 相对于核裂变,核聚变辐射少且燃料足备,超强
由中科院半导体所和中科光电有限公司共同承担的国家“863”计划光电子材料与器件主题项目“氮化镓基激光器”获得重大突破,在中国内地首次研制成功具有自主知识产权的氮化镓基激光器原型。该氮化镓基激光器采用在蓝宝石衬底上外延的多量子阱增益波导结构,激射波长为410nm,条宽5μm,条长800μm,激射阈值50KA/cm 2 。 通过近三年上千炉的MOCVD材料生长实验和上百次的器件工艺实验,课题组艰苦攻关,积极创新,攻克了氮化镓基激光器研究中材料生长、器件工艺、器件测试等一系列技术难题,将氮化镓材料本底电子浓度降到小于5
湖北消息,从德国“2003年慕尼黑国际应用激光、光电技术博览会”上传来消息,武汉凌云光电科技有限责任公司选送的一款半导体泵浦蓝光激光器,在此次展会中备受客户青睐。德国、丹麦、美国、日本等国的多家公司已与该公司达成互为代理、OEM等合作意向,并订购了大量产品。 “凌云光电”是凌云集团下属的一个子公司,成立仅两年多。素有“幕墙大王”之称、长于幕墙装饰的凌云集团,何以能杀入固体激光器领域,并且在短时间内使其技术水平与国外顶级水平同步?集团董事长一言以蔽之:跳出本行辟蹊径,放眼世界猎英才。 2000年11月,该公司在德国花巨资买下两项世界领先的激光技术
5月24日,苍南县人民政府办公室关于印发苍南县扩大有效投资“双百”工程实施方案(2023-2027)的通知,通知指出,清洁能源保供工程。构建“核风光水蓄氢储”清洁能源全产业链,积极推进核能、风能、太阳能等清洁能源发电设施建设,包括浙江三澳核电站、海上风电场、光伏电站、抽水蓄能电站、新型储能电
中国广核集团有限公司(简称“中广核”)以“发展清洁能源,造福人类社会”为使命,40多年来积极落实国家战略要求,逐步发展成为以核能为主要特色的世界一流清洁能源集团。近年来,中广核优化构建“6+1”产业体系,涵盖核能、核燃料、新能源、非动力核技术应用、数字化、科技型环保和产业金融。截至202
9月6日,国家电投东北公司在大连组织召开了红沿河核电站核能清洁供热项目可行性研究专家研讨会,汇集辽宁省发改委、清华大学、中国水利水电科学研究院、国家节能中心等权威部门、知名高校和科研院所的智库合力,加快推动该公司首个核能清洁供热项目进程。
7月6日,在海阳核电现场的海水淡化厂房区域,随着“水热同传”板块淡化水箱基础开挖,山东核电“核能综合利用+智慧能源”工程正式开工。该工程作为国家电投创新示范项目,通过建设以核能为特色的智慧园区,打造国家电投综合智慧能源新名片。“核能综合利用+智慧能源”工程将应用于山东核电员工宿舍区,
再过四个多月,山东省海阳市部分居民将用上稳定、清洁的核能取暖。这是今年山东省海阳市政府与国家电投山东核电签约的核能供暖项目,也是国内首个正式落地的核能清洁供热项目。拓展核能应用场景“根据项目计划,今年12月,海阳核电将具备向周边提供70万平方米供热能力,2021年具备满足海阳市内供热能力
7月5日,国家电投党组书记、董事长钱智民在集团公司总部会见烟台市副市长张代令一行,双方就核能利用、核电研发中心建设、氢能开发、中俄能源基金投资、打造清洁能源应用示范市等方面深入交流,并对下一步工作进行商谈。钱智民对张代令一行的到访表示热烈欢迎,介绍了国家电投在山东的整体发展情况及在
在过去几十年里,北美建立的核电站数量屈指可数,因为群众担心福岛、三里岛发生的核事故会重演,更担心核电站会成为恐怖分子攻击的目标。上周,硅谷那些环境保护者和清洁能源提倡者必定过的很不开心。特朗普总统放弃了奥巴马时代为应对气候变化而制定的一系列管理政策,这位总统表示要终止能源战争。但
北极星电力网获悉,中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,并发出通知,要求各地区各部门结合实际认真贯彻执行。并明确提出发展安全清洁高效的现代能源技术,推动能源生产和消费革命。以优化能源结构、提升能源利用效率为重点,推动能源应用向清洁、低碳转型。突破煤炭石油天然气等化石
中国五大发电集团之一的中国电力投资集团公司与国家核电技术公司日前正式宣布合并,这是继南、北车合并之后发生的又一起大型央企合并。业内人士指出,此次的整合将增强中国核电在国际核电市场上的话语权与发展周期。日前,国家核电技术公司网站发消息称,经国务院批准,中国电力投资集团公司与国家核电
浙江省首届清洁核能科普知识竞赛主办单位:浙江省科学技术协会浙江省能源局浙江省环保厅为加强公众对核能的认识和了解,营造加快清洁能源发展的良好社会环境,更好地助推“两富浙江”建设,浙江省科学技术协会联合浙江省能源局、浙江省环保厅,决定在全省范围内开展“浙江省首届清洁核能科普知识竞赛”。活动时间:2013年11月8日至12月底,答题截止时间为12月15日,“核能魅力之旅”时间安排在寒假期间。参与人群:社会公众,高等院校(含中专)、中学在校学生。参与方式A、纸质答题方式 B、网络答题方式1
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