【【第一科學(xué)】核能新突破！美科學(xué)家實(shí)現(xiàn)受控核聚變，未來地球能源將取之不盡？】http://toutiao.com/group/6533744657958961667/?iid=15906422033&app=explore_article×tamp=1521295830&tt_from=copy_link&utm_source=copy_link&utm_medium=toutiao_ios&utm_campaign=client_share
進(jìn)入21世紀(jì)以來，清潔能源的開發(fā)一直是全球各國努力的目標(biāo)，為了防止大氣被污染，人們一直在想辦法將傳統(tǒng)的化石能源用其它清潔能源代替，于是很多人將目光放到了核能上。最常見的就是核電站，不過核電站中進(jìn)行的是核裂變反應(yīng)，威力更大能源利用率更高的核聚變目前只在氫彈上實(shí)現(xiàn)，并且是不受控制的核聚變反應(yīng)。
但近日，根據(jù)國外媒體的最新報(bào)道，美國麻省理工學(xué)院（MIT）和美國科羅拉多州立大學(xué) (CSU) 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)均實(shí)現(xiàn)了可控核聚變反應(yīng)。目前受控核聚變有兩種，一種是慣性約束核聚變，也就美國科羅拉多州立大學(xué)通過激光實(shí)現(xiàn)的容積等離子加熱技術(shù)；另一種是磁約束核聚變，也就是美國麻省理工學(xué)院利用超導(dǎo)托卡馬克實(shí)現(xiàn)的可控?zé)岷司圩儭?/p>
科羅拉多州立大學(xué)的科學(xué)家利用激光來“點(diǎn)燃”核聚變反應(yīng)原料，通過激光脈沖將能量耦合到納米靶中，納米靶中包含了核聚變反應(yīng)所需要的原材料氚和氘，通過這種形式的短暫升溫來達(dá)到1.5億度的極端高溫，自然排斥的帶電粒子會(huì)被強(qiáng)行撞擊，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上具有商業(yè)價(jià)值的可控核聚變反應(yīng)。這種新型的激光點(diǎn)燃技術(shù)比原先的焦耳級(jí)激光器能夠撞擊更多的高能等離子體，升溫快而穩(wěn)，更易控制。
磁約束核聚變是在一種環(huán)形容器中進(jìn)行的，這種反應(yīng)器我們稱之為托卡馬克裝置，也就是電影《鋼鐵俠1》中的方舟反應(yīng)堆。美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家此次實(shí)現(xiàn)受控核聚變的關(guān)鍵是“超導(dǎo)磁體”，這種新型的超導(dǎo)磁體材料表面覆蓋稀有元素的氧化涂層（YBCO），磁場(chǎng)強(qiáng)度是普通磁場(chǎng)的4倍，是融合實(shí)驗(yàn)室的10倍，將超導(dǎo)磁體環(huán)繞在托卡馬克裝置上，核聚變反應(yīng)生成的帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的束縛會(huì)更強(qiáng)，更容易被控制。
一個(gè)氕和氚發(fā)生聚變反應(yīng)釋放17.6MeV的能量，一個(gè)鈾235裂變反應(yīng)釋放大約200MeV的能量，將它們換算到同質(zhì)量的反應(yīng)物所釋放的能量：核聚變反應(yīng)釋放的能量大約是裂變反應(yīng)的4倍，聚變反應(yīng)的原料可以從海水中提取，而裂變反應(yīng)的原材料非常有限，大多是放射性元素。據(jù)資料記載，目前地球上可供使用的核反應(yīng)原料，聚變?cè)牧鲜橇炎冊(cè)牧系?000多萬倍！
目前，美國政府正考慮將激光點(diǎn)燃和托卡馬克裝置結(jié)合，將來可能會(huì)建造世界上第一座核聚變發(fā)電站，如果受控核聚變反應(yīng)可以廣泛使用，那么人類基本可以不用考慮能源問題了！
本文系第一科學(xué)原創(chuàng)，禁止抄襲轉(zhuǎn)載，參考文章已在《每日郵報(bào)》和科學(xué)雜志上發(fā)表：A step towards limitless energy? Scientists zap tiny wires with lasers to create mini-nuclear fusion reactions at record efficiency
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