戎評:170萬年人類文明之大變革就在眼前,雙料在手,中核工業“捷報”意味深長!
作者 :戎評 2019-01-24 20:25:46 審稿人 : admin 圍觀 : 次 評論
科技參數達到世界頂尖水準。
10秒放電功率,相當于裝機容量30萬千瓦的秦山一期核電工程。
相較于原有機組,此次這臺新機組的釋能功率相當于之前的3倍!
完成驗收的30萬千伏安立式脈沖發電機組
當然,更為勁爆的還是中核工業聚變科學所副所長李強的官泄:
這臺新裝置,就是為中國大型可控核聚變裝置“環流二號”(HL-2A)而配套設計的,并且在接下來可控核聚變實用化過程匯總,將為“關鍵技術”提供有力保障!
什么保障?
通俗的講,它就是可控核聚變實用化過程中不可或缺的,集高儲能、高放電任務于一身的“能量驅動器”。
其大致工作原理類似于普通電網中的“飛輪儲能”,做一個不太恰當的比喻,就好比你把自行車架起來,用手驅動后輪自由旋轉,這個時候就算“儲能”了,然后你再把自行車放下來,后輪就會把地磨出一個黑色的輪胎印子,這就是釋放能量了。
而“飛輪儲能”的目的就是如此:
在電力剩余的情況下,以電能驅動“電動/發電互逆式雙向電機”的飛輪高速旋轉,實現電能到機械能的轉化,這就好比之前比喻中用手驅動自行車輪胎的“儲能”。
而儲存起來的“多余能量”,同樣也能夠依據人為意志,通過雙向電機進行機械輸出做功,這就好比之前比喻中后輪在地上磨出一個黑色的輪胎印子。
顯然,在明晰了其機械原理后我們可以很輕易的感知到:對于“發電”而言,飛輪儲能相當重要!
道理很簡單:
24小時用電有高峰有低谷,但是發電卻不是水龍頭,想開就開想關就關,如何處置特殊時間多余的電量以維持電網平穩、最大程度節約電能,飛輪儲能必不可少。
普通電網尚且如此,發電效率更為龐大的“可控核聚變裝置”,又該如何?
一臺更為先進、承載能力更為強大的“核聚變專屬飛輪”必不可少!
不過,或許看到這里有很多人奇怪了:
都說好馬配好鞍,如今咱們“可控核聚變”的這匹馬還未透露出最終消息的情況下,中核集團30萬千伏立式脈沖發電機組這樣一頂“金縷鞍”的橫空問世,到底意味著什么?
或許,這樣一匹必將變革世界,轉折人類發展歷程的“千里馬”,正在加速奔來…
點燃新世紀的火種:可控核聚變裝置
大約在170萬年以前,中國云南元謀一帶,還是一片森森郁郁的亞熱帶的草原和森林。
在一個雷電交加的盛夏夜晚,幾名“元謀人”在劃破天空的閃電和震徹天地的驚雷下,一如百萬年來的祖先一般,瑟縮在山洞中默默的等待天明。
霹靂聲響,一束閃電擊中了洞口的大樹,在短暫的驚慌嘯叫后,騰騰的火焰如魔石一般,緊緊的吸引了猿人的眼球!
“他”壯著膽子邁出了第一步,在伸手拾起燃燒枯枝的那一刻,一個新的時代由此開啟…
人類學會了用火。
因為火,我們擁有了冬日的溫暖
因為火,我們得以區別野獸的茹毛飲血而享用熟食
還是因為火,我們煉制了青銅、煉制了鋼鐵、制造了蒸汽機、內燃機,成功的從莽莽叢山的野獸,稱霸地球甚至走向宇宙!
百萬年來,為了維系“火”的使用,我們用木頭燒火、用煤炭燒火、用石油、天然氣燒火…
不過,雖然都是“燒火”,但引火的物質,卻大不相同:
1kg干松木的熱值,是19045KJ。
1kg標準煤的熱值,是29307KJ
1kg原油的熱值,是41816KJ
…
事實如此,每一次“燃料”的能量密度提升,都意味著時代的進步,而每一次進步所帶來的轉變,都是人類文明的蛻變!
但是,正如木柴支撐不起蒸汽時代的能源需求密度,煤炭支撐不起電氣時代的能源需求密度,在當前世界愈加龐大的高密度能源需求下,傳統石化能源的不堪重負,正在動搖人類文明!
溫室氣體的大量排入,使得全球氣候變暖問題日趨嚴重。
硫化合物的大量產生,使得大氣污染、土壤污染成為發展路上不可回避的“死命題”!
破解之路在哪里?更高能量密度的高能“燃料”。
1905年6月30日,德國科學期刊《物理年鑒》發表了一篇作者署名為“阿爾伯特。愛因斯坦”,論文名為《論動體的電動力學》的科學論文。
在這篇論文中,一個至今聞名遐邇,被譽為“最美科學公式”的真理,橫空出世:E=mc?
其中,E代表能量,單位是焦耳(J)。M是質量,單位是千克(Kg)。C是真空中光速(m/s),c=299792458m/s。
在此之前的經典物理學中,人類科學認為質量和能量是兩個完全不同的概念,它們之間沒有確定的當量關系。
但是,隨著愛因斯坦“質能方程”的問世,人類才猛然發現:
原來萬物皆有能量,只要速度夠快(乘以光速的平方),那么他所釋放出的能量將是驚人的!
于是
1938年底,德國柏林的哈恩和斯塔斯曼在用中子束轟擊鈾,成功制造出的人類歷史上第一次人工核裂變,沸騰了當年的世界各物理實驗室!
1939年初,費米、居里夫人、西拉德等不僅運用相同技術重現了“人工核裂變”,在用反應出的中子去持續轟擊其他還未反應的鈾核時,更是成功產生了釋放超大能量的“鏈式反應”!
無疑,實驗證明了愛因斯坦的質能方程,由此,新的時代再次到來…
1937年2月,為謀求更加高能的壓制性科技武器,掀起世界大戰的納粹德國,開始了一項代號為“鈾計劃”的戰略科研項目。
為此,希特勒集結了當年德國核物理領域的大部分專家進行專項研究,在個人宴會中其也不止一次的透露:
我們正在創造一項可以改變世界戰爭的秘密武器
事實證明:希特勒所言非虛。
1公斤TNT完全爆炸,釋放大約420萬焦耳能量,足以炸毀5~6米混凝土房屋。
1公斤鈾235完全鏈式反應,釋放大約8×10^13焦耳能量,其威力是1公斤能量的2000萬倍。
不過,所幸的是在集合了除納粹德國以往當年整個西方國家的全部核科學家外,美國于1942年6月所啟動的“曼哈頓計劃”后發先至的完成了實用原子彈的研究。
并且在1945年8月6日的廣島核爆中,這種威力2000萬倍于TNT的高能物質武器,以當場立時斃命8萬人,后續死傷20萬的超高殺傷紀錄,震撼了當時的世界!
顯然,相較于人類以往所認知的任何一種物質反應,這種基于鏈式反應的“爆炸”,都是不可想象的…
當然,“裂變”還只是開始。
1952年11月1日,美國在埃盧格魯博珊瑚島上成功試驗了人類歷史上第一個熱核裝置“麥克”(Mike)。
其大致原理就是利用裝在內部的一個小型鈾原子彈爆炸所產生的高溫引爆輕核聚變,在達到了足夠的高溫高壓觸發臨界點后,使得內部反應填充物氘(dao)與氚(chuan)的核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,引起劇烈爆炸!
與核裂變相比,同質量的核聚變威力大約擴展了4倍,但是與裂變擁有臨界質量:即在超過這個質量的話,自身鏈式反應便無法控制,導致大部分材料在裂變前就被炸散所不同的是,核聚變裝藥沒有質量限制…
當然,更為重要的還是原材料儲備的豐富:
用作核裂變材料的釷(Th)、鈾(U)、钚(Pu)等材料,在地球上的儲備預估不過僅夠百年的開采,因此每一處礦產的發現,都必定會迎來各大國際勢力的關注和搶奪!
但是,用作核聚變材料的氘與氚則完全不同,每一升海水中僅僅是氘的含量就有0.03克,倘若使其參與聚變反應,其所產生的熱值,等同于300升汽油所產生的能量!
如今,地球海水的總體積大致為13.7億立方公里,所以折算下來,海水中總共含有幾億億公斤的氘,而這些氘倘若全部聚變用作發電,按照當前世界的用電量標準,足可以供給全人類幾百億年的用量!
顯然,相較于核裂變,核聚變那無論是外在原料儲備還是能量的巨大釋放,都已經遠遠的超越了“武器”的范疇,特別是在人類商業化核裂變發電站投入運營后所產生的巨大綜合效益日益顯示的今天,可控核聚變實用化探索的歷史意義,并不亞于170萬年前那個雷電交加的夜晚!
當前世界可控核聚變的發展格局
或許有人會好奇,“可控核聚變”倘若真的實現,我們今天的生活將會發生怎樣的改變?
在此,戎評不妨為大家暢想一下。
首先,一旦可控核聚變實用化,能源問題可以說是得到了永遠解決,不僅石油可以就退出歷史舞臺,甚至由于能源生產及其廉價,在不考慮電能傳輸損耗的情況下,尼古拉。特斯拉1889年所提出的“全球無線輸電”也必將得到最終應用,最終所帶來的則是任何人都可以隨時隨地的利用接受裝置,如接受無線電信號一般,從大氣中任意獲取彌散的電能!
由此,人類的發展足跡將徹底的沖破地域限制,地底城、天空城、沙漠城、海底城將隨處可見,即使在千米以下的幽暗地底,人類也可以利用幾近無限的能源創造出明如白晝的太陽、璀璨奪目的星空、四季分明的變轉、江南水鄉、田園牧歌…
其次,由于核聚變能源的“零污染”特質,困擾當前世界的環境污染問題將得到徹底解決,在沒有了生態保護的顧慮后,大規模的機械自動化將走向爆炸式發展,在此之下,建造于地底甚至外太空的“摩天農場”,僅僅需要3000-5000個便能夠滿足當下中國全部人口的食用需要。
隨之而來核聚變反應爐的小型化技術,將使得人類徹底走向星際文明,宇宙飛船在核聚變的裝置推動下飛行速度將大幅增強,月球、火星將成為人類第一批的家園改造對象。
由此,人類人口總量將在幾百年內急劇膨脹到數百億至千億左右,為了滿足能夠安置更多的人口的能源需求,我們將建造如弗里曼。戴森在1960年所提出的直徑在2億千米不等,用以包裹太陽的巨型人造天體“戴森球”。
制造過程中的一切金屬部件將全部采用電磁一體化成型。
所需要的金屬材料也是運用電磁液化進行就地開采、冶煉。
如黃金一般的特種稀有金屬將失去價值,利用核反應的“慢中子技術”將人工合成一切可用金屬!
到那時,被巨大人造天體所包裹的太陽,將成為被人類所利用的龐大“核聚變爐”,其每秒鐘高達28600億億兆瓦的能量,將被人類百分之百利用…
顯然,這近似神話的暢想足以令任何一個探知其中的人類陷入瘋狂,而實現這一切的第一步,也是最關鍵的一步:可控核聚變實用化。
毫不夸張的講,在當前的世界格局下,哪個國家能夠率先實現“可控核聚變”的實用化,其對世界的碾壓,將毫不亞于工業社會之與石器時代,并且只要他們一天邁不過這道“檻”,差距還將以幾何倍數爆炸增長!
但是,暢想雖然美好,不過距離成功,我們卻似乎永遠還差“五十年”。
或許顛覆認知,但是事實確實如此:
早在1933年時,核聚變的原理就被提出來了,但是直到5年后,核裂變才首次在德國柏林的哈恩實驗室中被發現證實。
不可否認,相較于核裂變而言,核聚變的反應原理并不算復雜,但是我們也看到了,直到第一座可控核裂變發電站建成已經68年的今天,可控核聚變發電站的最終建成,依舊是個問號。
憑什么第一顆原子彈爆炸后僅僅6年就能建成的核裂變發電站,到了核聚變發電站上, 在第一顆氫彈已經爆炸了67年的今天,依舊建不成?
答案很簡單:容器!
前面也講了,相較于炸藥都能引爆的核裂變而言,核聚變的發生是需要原子彈裂變所產生的高溫高壓來引爆的,而可惜的是,人類迄今為止,也沒能造出任何一種能夠持續承受1萬攝氏度高溫的化學結構,更不如說是上億攝氏度的聚變反應了…
不過,人類是很聰明的,化學結構不能解決,那么咱們就用物理原理去試驗一下。
目前世界針對可控核聚變的“容器”思維,有兩種:
1、由我國核物理學家王淦昌,于1964年所獨立提出并奠基的“慣性約束法”。
其大致原理就是將幾毫克的氘和氚的混合氣體裝入直徑約幾毫米的小球內,然后從外面均勻射入激光束或粒子束,球面內層因而向內擠壓。
球內氣體受到擠壓,壓力升高,溫度也急劇升高,當溫度達到需要的點火溫度時,球內氣體發生爆炸,產生大量熱能。這樣的爆炸每秒鐘發生三四次,并持續不斷地進行下去,釋放出的能量就可以達到百萬千瓦級的水平。
此外,由于采用激光束打靶,其設備小型化潛力可謂無限,而優異的開、關火控制性能,也無不彰顯了其作為未來飛行器能量來源的合適!
2、由前蘇聯核物理學家阿爾奇莫維奇,在1968年所提出的“磁力約束法”。
其大致原理就是建立一個環形的磁場,以磁力線約束的形式使得聚變反應被人為約束在螺旋形的容器內而不與容器壁直接接觸,再通過一個大型的換熱裝置,將以輻射形式散發的熱能,再轉化為電能。
顯然,我們且不論兩種思維究竟孰優孰劣,但是他們的目的都是一樣的:通過物理手段,將“燃燒”的核聚變,乖乖地呆在反應爐內。
不過,由于需要構建“強磁環境”,以及點火性能不佳,所以相較于“慣性約束法”,其更加適合作為核電站、大型船舶的供電系統。
不過,雖然“容器”的構想早在半個世紀前就已經提出來了,但是“核聚變實用化”依舊遲遲得不到推進…
答案更簡單:能量消耗入不敷出。
無論是“慣性約束法”也好,還是“磁力約束法”也罷,前者需要激光束的頻繁點火和后者為了維持強磁場所需的海量電能,都使得世界范圍內的“可控核聚變實用化”遭到了一個尷尬的問題:發出來的電,還不夠消耗!
顯然,賠本的買賣是不能干的。
于是為了“盈利”,在理論確認無誤后,對于立志研究的各國而言,剩下的也就是不斷對技術和點火消耗進行打磨了…
2006年,在經過近5年的艱苦談判后,歐、美、中、日、韓、印七方,正式敲定簽署簡稱為ITER 計劃的《聯合實施國際熱核聚變實驗堆計劃建立國際聚變能組織協定》和《聯合實施國際熱核聚變實驗堆計劃建立國際聚變能組織特權和豁免協定》的項目計劃。
當年,在ITER 計劃簽署后的第一時間,中國就提供了文件承諾的9%,中國國際科學合作最高記錄的項目預算資金:10億美元!
但是,就在中國滿心歡喜的以為可以從國際合作中吸取一些技術,對本國的“可控核聚變反應項目”進行技術打磨的時候,西方一如既往的用無恥刷新了我們的認知!
在項目正式運行后,原定的中國參與科研人數被大幅減少,在只有18名中國科學家被允許參與項目后,其中11人更是被安排到了非核心部門進行協作研究!
與之鮮明對比的卻是:與中國承擔相同金額的美日俄韓印等國數百名科研人員,卻被無一例外的安排進了核心科研部門…
西方的“歧視”,使得中科院核聚變專家劉華軍,在多年之后的回憶中仍不禁抹淚:
ITER對中國的歧視是一個公開的秘密,技術交流會誰都能去,印度都能去,唯獨中國不能去!
是什么造成了這一切?
因為西方明白:印度看了也就看了,中國看了可就什么都沒了!
事實上,早在90年代時,中國以“慣性約束法”為理論基礎的“神光裝置”,就已經開始了領先世界的實驗操作:他在體積上雖然處于世界同類技術裝置的第四行列,但是功率卻達到了頂尖水平!
“大功率小型化”,簡單的6個字,卻意味著中國當年已經取得了可控核聚變裝置“慣性約束法”領域的主動權。
當然,主場勝利本來就該是意料之中,中國又豈會滿足于咱們自己提出的理論中就止步不前?
未來世界的第一個核聚變飛行器必須是中國人創造,第一個核聚變發電站,同樣也必須由中國來創造!
于是,當上世紀90年代東歐劇變爆發后,出于共產主義革命信仰和有意識的人才收攏,中國就全面啟動了有計劃的“磁力約束法”聚變裝置的研究建造…
不過,由于當年國際各大國的主流研究方向,均側重于托卡馬克即“磁力約束法”的研究領域。
所以,即使到了2003年日本“JT-60U”托卡馬克裝置不計成本所創造的單次28秒世界紀錄,依舊令使勁追趕的中國艷羨不已!
但是,隨后投入10億美元依舊被排擠的ITER項目,讓中國認清了事實:
尖端科技,求不來,買不來,唯有自力更生!
于是,在2007年時,就在ITER國際項目參與國依舊在“經費問題”上扯皮時,中國成功建造了世界上第一臺真正運行的全超導托卡馬克—“東方超環”(EAST)!
2017年7月,中國東方超環實現穩定101.2秒長脈沖高約束等離子體運行,創造世界紀錄。
2018年11月,中國東方超環在10兆瓦加熱功率下,成功實現1億度高溫運行,距離可控核聚變實用化再進一步!
自此,在整個“可控核聚變”研究領域,中國成功做到了“雙料領先”,而在穩步的科研投資和系統的人才培養、項目試驗中,中國與世界的進度差距在飛速擴大中不可逆轉…
文章最后,戎評有話說
如今,隨著中國“核聚變研究領域”的雙料領先,大批國外科學家都紛紛向中國遞交了合作研究的意愿申請。
在去年美國能源部的發展戰略中,更是明確將“東方超環”,列為了美國未來磁約束聚變合作的首選裝置。
不可否認,在經歷了最初的嘲笑與排擠之后,在幾十年的埋頭臥薪下,今天的中國,已經有足夠的底氣向世界宣示:
我們,中國,才是接下來人類文明蛻變的領袖!
后發先至,是什么為“中國趕超”提供了力量?
我們永遠不能忘記,是毛主席、周總理等老一輩的革命家們,用超越時代的敏銳眼光看到了“可控核聚變”的巨大潛力,因此從1956年開始,中國便已經開始了相應的技術儲備!
我們同樣不能忘記,當1991年蘇東劇變、當俄羅斯在困乏下賤賣家底,當社會主義制度飽受質疑的關鍵時刻,是中國共產黨用有別于失敗者軟弱的堅強領導,保住了英特納雄耐爾家族的最后陣地,是我們用牙縫里擠出的口糧,收購并發展了紅色蘇聯的托卡馬克“HT-7”!
戎評相信:
站在100年后再度回首,中國當年的舉動不僅是為華夏的發展夯實了最強大的基礎,從某種意義上講,更是為“共產主義”的實現和人類文明的延續提供了唯一的契機!
事實如此:人類要么科技飛躍走向星際文明,要么在資源耗盡與環境污染中等待滅亡。
這項歷史重任,對于慷慨7000億美元耗費去滿世界戰爭,卻吝嗇于140億美元投入聚變科研的美國而言,擔不起!
這項歷史重任,對于此刻仍在為了ITER項目經費扯皮、此刻仍在為了環保責任而黨同伐異、此刻仍在資本的瘋狂下麻木不仁,裝瘋賣傻的西方資本主義國家而言,擔不起!
這項歷史重任,誰能扛起?
海雖深,我中華可填!
山雖高,我中華可移!
浪濤雖大,我中華不懼不退,禹王揮鎬精衛嘶鳴!
至于只知逃避的弱者。
乘上你們的“方舟”,去祈禱寬恕吧…
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