La construcción del mejor huésped para el dispositivo de fusión nuclear de China ha comenzado de manera integral
El 1 de octubre, se realizó un avance clave en la construcción del dispositivo de fusión nuclear de China.
La base que pesaba más de 400 toneladas se instaló con éxito y se utilizará para transportar el mejor host con un peso total de aproximadamente 6700 toneladas, marcando el inicio integral de la construcción para el host de maquinaria pesada de este país principal.
En el futuro, este dispositivo será la primera demostración validada internacionalmente de generación de energía de fusión nuclear, y se espera que ilumine la primera luz a través de la fusión nuclear para 2030.
Fusión nuclear: la contraseña definitiva para explorar la energía cósmica
Desde el misterio de la quema continua del sol durante 4.600 millones de años hasta la búsqueda final de la humanidad de la energía limpia "inagotable", la fusión nuclear siempre ha sido una de las direcciones de investigación más deslumbrantes en el campo de la ciencia. No es solo la fuerza impulsora central para que las estrellas emitan luz y calor en el universo, sino también una tecnología de borde de corte - que tiene el potencial de cambiar completamente el panorama de la energía humana.
En pocas palabras, la fusión nuclear se refiere al proceso de núcleos atómicos más ligeros (como los isótopos de hidrógeno deuterio y el tritio) que superan la repulsión electrostática (repulsión de Coulomb) entre los núcleos a temperaturas y presiones extremadamente altas, colisionando y fusionando en núcleos atómicos más pesados (como el helio), mientras se libera enormes cantidades de energía. Este proceso sigue a la ecuación de energía de masa de Einstein "E=MC ²" - La masa total del nuevo núcleo fusionado es ligeramente menor que la suma de las masas de los dos núcleos antes de la fusión, y la masa reducida (pérdida de masa) se liberará en la forma de energía, con una densidad de energía a lo largo de cualquier energía que actualmente se usa por los humanos.
Para comprender la intensidad energética de la fusión nuclear, solo se necesita un conjunto de comparación de datos: la energía liberada por una reacción de fusión de 1 kilogramo de mezcla de deuterio tritio es equivalente al calor generado por la combustión de 27000 toneladas de carbón estándar o la energía generada por la combustión completa de 120 toneladas de gasolina; Sin embargo, la energía liberada por el combustible de fisión nuclear de la misma calidad (como el uranio - 235) es solo aproximadamente 1/4 de lo liberado por la fusión nuclear. Más importante aún, las fuentes de combustible para la fusión nuclear son casi infinitas: el deuterio está ampliamente presente en el agua de mar en la Tierra, y cada litro de agua de mar contiene deuterio que puede liberar energía equivalente a 300 litros de gasolina a través de la fusión. El deuterio contenido en el agua de mar de todo el mundo puede satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad durante más de un millón de años; Aunque el tritio es extremadamente raro en la naturaleza, se puede preparar artificialmente reaccionando el litio (un elemento abundante en la corteza terrestre) con neutrones, y no hay un problema de "escasez de combustible".
Sin embargo, lograr la fusión nuclear controlable no es una tarea fácil, y su desafío central radica en "cómo crear y mantener condiciones extremas para la fusión nuclear". Dentro del sol, el colapso gravitacional crea una temperatura alta de 15 millones de grados centígrados y una alta presión de 250 mil millones de atmósferas, que naturalmente cumple con las "condiciones de encendido" para la fusión nuclear; Pero en la tierra, los humanos no pueden replicar una gravedad tan fuerte y solo pueden simular ambientes extremos a través de medios tecnológicos. Actualmente, hay dos instrucciones de investigación convencionales:
Un tipo es la fusión de confinamiento magnético, representada por el reactor experimental termonuclear internacional (ITER), comúnmente conocido como el "sol artificial". It uses a super strong magnetic field (about 100000 times stronger than the Earth's magnetic field) to confine plasma (the fourth state of matter where atomic nuclei and electrons are separated) with a temperature of up to 150 million degrees Celsius in a circular vacuum chamber (tokamak device), avoiding high-temperature plasma from contacting the device wall and causing cooling, while continuously heating the Plasma para cumplir con las condiciones requeridas para las reacciones de fusión. En 2023, el dispositivo "Artificial Sun" de China (este) logró una operación continua de plasma a 120 millones de grados Celsius durante 403 segundos, estableciendo un récord mundial y estableciendo las bases para los experimentos posteriores de ITER.
Otro tipo es la fusión de confinamiento inercial, representada por el National Ignition Facility (NIF) de los Estados Unidos. Se centra en 192 láseres de energía altos - en un objetivo de tritio Deuterium con un diámetro de solo unos pocos milímetros, calienta el objetivo a 30 millones de grados centígrados y lo comprime a 100 veces la densidad de la tierra en un período de tiempo (aproximadamente 10 trillones de un segundo), utilizando el inicio de la plasma de la plásmica a la plásmica en la plásmica en la plástica en la plástica en el corto período de tiempo (a unas 10 trillones de un segundo), utilizando el reé de la planta a la plásmica a la plásmica en la plásmica en el múltiplo en el tiempo de la fusión en el momento de la fusión en el momento de la fusión en el momento de la plásmica en el momento de la plásmica. La difusión no es posible. En diciembre de 2022, NIF logró "ganancia de energía neta" por primera vez - La energía liberada por las reacciones de fusión excedió la energía del láser de entrada, marcando un gran avance en la ruta de confinamiento inercial.
Además de la alta densidad de energía y el abundante combustible, la fusión nuclear también tiene la máxima seguridad y amabilidad ambiental. A diferencia de la fisión nuclear, las reacciones de fusión nuclear terminarán inmediatamente una vez que se pierdan condiciones extremas (como la interrupción del campo magnético o la parada láser), y no existe riesgo de "colapso del núcleo"; El producto de reacción principal es Helium (un gas inerte tóxico e inofensivo no -), que no produce desechos radiactivos de término largos - como la fisión nuclear y casi no tiene contaminación al medio ambiente.
Aunque los seres humanos aún no han alcanzado la generación de energía de fusión nuclear comercial (se espera que requiera 30-50 años de avances tecnológicos), cada paso de progreso en la fusión nuclear, desde la fusión natural del sol hasta los avances graduales en el laboratorio, está empujando a la humanidad más cerca de la meta de la "libertad energética". En el futuro, cuando las centrales de energía de fusión nuclear se extienden por todo el mundo, la humanidad se liberará por completo de la dependencia de los combustibles fósiles, resolverá problemas globales como el cambio climático y la escasez de energía, y marcará una nueva era basada en energía limpia e ilimitada.
