Мы знаем, что человеческое стремление все контролировать привело к открытию великих технологических достижений. Одной из величайших проблем, стоящих перед человечеством в этом столетии, является энергетический кризис. Это означает, что все необходимые аспекты должны быть разработаны для осуществления ядерного синтеза. китайское искусственное солнце он близок к достижению ядерного синтеза и решению проблем энергетического кризиса.
В этой статье мы расскажем вам, что такое искусственное солнце в Китае, каковы его характеристики и насколько оно важно для мировой энергетической парадигмы.
Что такое искусственное солнце Китая
Они называют его искусственным солнцем, потому что оно использует тот же источник энергии, что и наша ближайшая звезда. Это одно из самых многообещающих достижений в науке с техническим названием термоядерный синтез: почти чистый источник энергии, за которым великие державы гонялись десятилетиями. Настолько, что пятьдесят лет назад говорили, что осталось всего пятьдесят...
Однако, похоже, мы приближаемся. Среди прочего, потому что Китай только что побил рекорд самой продолжительной реакции ядерного синтеза: 120 миллионов градусов по Цельсию за 101 секунду.
Во-первых, мы продолжим и объясним, что такое ядерный синтез на самом деле. Обычные атомные электростанции работают, высвобождая энергию от деления. То есть «сломать» атом. Таким образом, обогащенный уран, бомбардированный нейтронами, используется для запуска цепной ядерной реакции.
Эти заводы работают уже более полувека. Конкретный, В 1954 году в Советском Союзе была построена первая подключенная к сети атомная электростанция. Однако, как показывает нам серия чернобыльских ядерных катастроф, они не лишены риска.
С одной стороны, мы имеем неуправляемые цепные реакции. Хотя последствия были катастрофическими, такие события крайне ненормальны. Настоящая проблема ядерного деления — это образующиеся при этом отходы, которые могут оставаться опасно радиоактивными в течение сотен лет.
И наоборот, ядерный синтез или искусственное солнце предлагают возможность безопасно генерировать электроэнергию с минимальными потерями или вообще без них. Благодаря низкому углеродному следу он может стать мощным инструментом в борьбе с изменением климата.
Как достигается ядерный синтез
Как это достигается? По сути, он объединяет два легких ядра в одно тяжелое, подвергая их огромному давлению и чрезвычайно высоким температурам. Реакция также высвобождает энергию, потому что образующиеся ядра менее массивны, чем только первые два ядра.
Как правило, топливо, используемое для создания искусственного солнца, основано на изотопах дейтерия и трития. Дейтерий можно извлечь из морской воды, а тритий — из лития.. Оба элемента распространены в абсолютном изобилии, почти бесконечном по сравнению с ураном. Например, дейтерий в одном литре морской воды может дать энергию, эквивалентную тремстам литрам нефти.
Чтобы понять энергию, выделяющуюся при синтезе, достаточно учесть, что несколько граммов топлива могут генерировать тераджоули: достаточно для удовлетворения энергетических потребностей человека в развитой стране в течение шести лет.
Реакции синтеза также производят отходы. В основном это гелий, инертный газ. Однако также образуются небольшие количества радиоактивных отходов, полученных из трития.
К счастью, они распадаются задолго до своего распадающегося аналога. В частности, они могут быть повторно использованы или переработаны менее чем за сто лет. С другой стороны, поток нейтронов, возникающий при синтезе, воздействует на окружающие материалы, которые без защиты постепенно становятся радиоактивными. Следовательно, экранирование конструкции реактора будет еще одним важным аспектом.
Как работает искусственное солнце в Китае
Хорошо, теперь у нас есть тритиевое и дейтериевое топливо и основные принципы работы. Но как именно работает этот процесс? Вот тут-то и начинаются ловушки при переходе от теории к практике.
Как мы и предполагали, необходимо было применять очень высокие давления и температуры. Достаточно, чтобы превратить топливо в чрезвычайно горячую плазму. Атомы должны сталкиваться друг с другом при температуре не менее 100 миллионов градусов Цельсия, с достаточным давлением, чтобы привести их так близко друг к другу, что ядерное притяжение преодолевает электрическое отталкивание.
Установление грубой параллелизма похоже на преодоление отталкивания двух магнитов одной полярности до тех пор, пока вы не сможете склеить их вместе. Для достижения этих экстремальных условий для фокусировки топлива используются магнитные поля и мощные лазерные лучи. Как только достигается состояние сверхгорячей плазмы, необходимо продолжать добавлять топливо, пытаясь контролировать высокие тепловые выбросы, не разрушая реактор.
Конечно, в мире нет материала, который мог бы выдержать 100 миллионов градусов по Цельсию, не расплавившись мгновенно. Именно здесь вступает в игру удержание плазмы, и это достигается с помощью различных типов реакторов.
Последние достижения в области ядерного синтеза
Как мы изначально и ожидали, одним из последних достижений в области ядерного синтеза является Китай. В мае 2021 года исследователи из Юго-Западного института физики (SWIP) в Чэнду, Китай, объявили, что их реактор HL-2M побил все рекорды по экспериментам по ядерному синтезу.
Хотя это сложный процесс, самой большой проблемой является не сам синтез, который был достигнут во многих реакторах в последние годы. Настоящая задача состоит в том, чтобы поддерживать его с течением времени: немногие люди способны делать больше, чем несколько секунд.
Вот где ученые SWIP получили свою медаль: они достигли температуры 150 миллионов градусов по Цельсию за 101 секунду. Предыдущий рекорд принадлежал Южной Корее с результатом 20 секунд.
Этот реактор, похожий на токамак, рекламируется как «искусственное солнце», но на самом деле он в десять раз горячее ядра Солнца. Все внимание сейчас приковано к крупнейшей международной ставке: ИТЭР. Этот замечательный проект, который включает 35 стран, только что завершивших первую фазу строительства. Если все пойдет хорошо, последний реактор сможет производить 500 мегаватт электроэнергии примерно к 2035 году.
Я надеюсь, что благодаря этой информации вы сможете больше узнать об искусственном соло из Китая и его характеристиках.