【核聚变发动机】可控核聚变发动机 [原创]可控核聚变发动机

2020-04-12 - 核聚变

长期以来,铁友们以满腔的爱国热情,凭着专业而丰富的军事、技术知识,设计出很多革命性的,可以改变未来军事发展,甚至可以殖民其他星系的武器装备。但是大家都忽略的一个问题,就是动力。而个别给出的解决方案却过于天马行空,根本就不现实,比如反物质、微型黑洞啥的。其实国家早就为我所想,为大家准备好了未来的动力源。 这就是下面就要介绍的可控核聚变发动机。

核聚变发动机

在中国合肥一个实验大厅里,有一座3层楼高的“铁罐”。它叫EAST,是全世界最先进的探索可控核聚变的装置之一。因为它的成功,中国人站在了核聚变研究的前沿。

可控核聚变或许是能源领域的最大指望。从上世纪60年代以来,利用磁约束实现可控核聚变(托卡马克),是各种实验路径中最有希望的一种。中国从上世纪90年代开始实施大中型托卡马克发展计划。

核聚变发动机

十几年前,全部用超导系统来形成磁场的装置,世界上还没有先例。中国科学家提交申请,在1998年得到国家项目,建造“实验的先进的超导的托卡马克”,简称EAST,设在合肥的中科院等离子体所。

磁场的快速变化让超导体容易失去超导性。各种极端和复杂的条件,加之要让各种复杂仪器集合在狭小的空间里正常工作,这些都使全超导托卡马克的实现很困难。EAST的每一个子系统,都需要更繁杂的系统来支持,而且需要各种新式的设计。

核聚变发动机

中国科学家克服困难。2006年,EAST实现了第一次“点火”——激发等离子态与核聚变。很快,它就实现了最高连续1000秒的运行,这在当时是前所未有的成就。

目前,EAST等实验装置仍然继续在等离子体的参数如温度、密度、持续放电时间上取得突破,成为国际上同类装置优先参考的样板。

“我们的主要任务是对EAST空腔中等离子体做观测和研究。”中科院等离子体所所长李建刚介绍说,围绕EAST的科学家除了点火、等待、测量和计算,还要摸索未知的理论。

除了EAST,近年我国先后建成HT-7中型超导托卡马克,HL-2A大中型常规导体托卡马克。其中,HL-2A最高电子温度达5500万摄氏度,也达到国际先进水平。

凭借出众的技术成就,中国科学家正在国际热核聚变实验堆(ITER)计划中发挥核心作用。ITER是世界各大国合作的巨型全超导托卡马克装置,也是中国参与的最大国际科学计划。

目前,根据同ITER组织达成的协议,中国承担了ITER装置近8%的采购包,包括包层壁、线圈导体等12个任务,基本涵盖了ITER核心关键部件。其中一些制造任务由中科院等离子体所承担。由于具备全超导托卡马克装置的研制经验,他们生产的ITER超导导体、屏蔽包层等部件的性能在合作7方中处于领先地位。

据介绍,近年来中国对核聚变能源研发投入几乎成指数增长,积极政策的导向使核聚变能源研发处于空前发展时期。

上面是官方的介绍。下面来谈谈具体的应用。

仅仅是几年前的装置,核心温度就已经达到了5500万度,是太阳核心温度的好几倍。大家想想现在喷气机所谓热端的区区几千度,是不是觉得很好笑?如果空气被加热到这个温度,不但体积极大膨胀,甚至以及电离了。相同进气量,聚变发动机的推力是目前喷气发动机的上万倍!

!这是什么概念?未来飞机的进气道已经不需要设计师挖空心思去布局了,在方便位置开几个孔就足够。而且装备聚变发动机的飞行器在冲出大气层后,完全可以靠发动机的定向辐射作为动力。

辐射的速度是光速,所以飞行器可以无限加速接近到光速。因为辐射消耗燃料很少,基本可以视同为无工质推进。而主要的燃料,则是恒星最基本的燃烧源,星际飞行器可以随时就近收集。因此说他是永动机都不为过。

现在国家暂时不开发星际飞行器的最大原因,是有个目前无法克服的技术障碍,就是探测以及导航技术。因为目前我们掌握的探测技术,都是基于回波原理,但是无论发射和接收的速度,都不超过光速。比如我们现在观测30万公里的目标,最快能在2秒内得到结果。但是我们以0.9C的速度航行时,则只有不到0.2秒的反应时间了。

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最近,它成为世界上第一个实现1亿摄氏度的设备,是太阳核心温度的6倍。如此令人难以置信的温度对于实现可持续核聚变反应至关重要。核聚变反应有望成为取之不尽、用之不竭的能源。参与该项目的高级官员宋运涛(音)表示:“我们希望通过这一装置扩大国际合作,并为人类未来使用核聚变能源做出中国的贡献。”他补充说,中国还打算建造一个独立的核聚变反应堆。

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