為什麼超導託卡馬克裝置只能運行幾百秒?

發明家一點

為什麼超導託卡馬克裝置只能運行幾百秒?

其實無論是是磁約束中的託卡馬克還是仿星器、或者球形環、磁鏡等還是慣性路子的國家點火裝置,統統都不能連續運行,當然兩者未來的前途也不一樣,磁約束封閉環境比較適合用來發電,慣性類未來適合星際旅行的飛行器發動機等等;不過現在看來磁約束似乎更接近成功一些。

託卡馬克核聚變裝置示意圖

可以從如下幾個角度來看看這個可控核聚變的難度有多高。

一、工作原理 從原理上看似乎並不難,不就是輕元素聚變成比較重的元素然後丟失的一些質量釋放出巨大的能量,太陽上天天在發生!但難度也是由此而來的。

首先太陽上有極高的溫度和壓力,我們地球上不具備,另外太陽是一個在宇宙空間的球體啊,極高溫的等離子體等都受到太陽引力的約束,還有太陽會釋放出高能粒子,最後比較關鍵,太陽聚變的元素是氫,但我們人類連最容易的氚氘聚變溫度都難以到達,可想而知這有多難!

二、材料選擇 我們人類現有最耐高溫的材料是鎢,3410度,但即使如此,在5000萬度的聚變等離子面前,連黃油都不如!幸虧等離子體是導電的,可以用磁場來約束它,這也導致了下一個問題。另外聚變時會產生中子等,內壁材料吸收了中子之後會嬗變具有放射性....

三、成本分攤 問題二中涉及了一個磁約束的名詞,就是用一組巨大的線圈通電後將等離子體束縛在磁場內部非接觸,說起來簡單,但實施起來簡直就是燒錢無法形容這個成本上升,巨大的超導線圈先不要說運行成本,這個製造成本連財大氣粗的ITER預算都哇哇叫,而且能製造這個組件的地球上屈指可數,。

四、技術穩定性 核聚變全世界哪家都是第一次,實踐是唯一的出路,導致的結果就是各種試錯,各種重新設計....每次都相當於等重的黃金打水漂,一次成功了倒也沒什麼問題,再多也認了,雖然前途一片光明,但這個道路實在是太曲折了,簡直堪比秦嶺!

當然在這個道路上還是充滿希望的,無非就是等離子體的約束嘛,問題也就是這個等離子體的約束問題,在這個路子上等離子體的溫度越高就越是毫無規律可言,但一旦破裂造成停堆是小事,內壁燒穿線圈燒燬那就玩大了.....

慣性約束沒有這個問題,但幾百束激光照射中間那0.1MM不到的燃料球,先不說聚焦的問題,那幾百個激光器大部分國家看來就傻眼了!基本上都是每家都本難唸的經

託卡馬克內部結構

仿星器內部結構

慣性約束內部結構

慣性約束的燃料球

COMPASS的磁約束裝置的聚變燃燒過程,以ms計,最後那一閃是破裂熄火了。


星辰大海路上的種花家

要實現聚變反應長久.我們就要實現聚變物的自我約束.先說理論基礎,物質只受兩個場作用.一個是旋轉場,另一個是張量場.與我們聚變反應的就只有旋轉場.再來說說原子核和太陽是怎樣把質子約束住的.1先說原子核.質子由三夸克組戊,中子由三夸克組成且夸克自身也旋轉.中子與質子(6夸克形成一箇中間細兩頭大的結構)形成一個上向左,下向右轉的結構.相當於磁鐵.而夸克本身也自旋形成6個旋轉的半球形場.整體看上去就象一個球.這樣由中子質子形成的發電機為6夸克形成的球狀結構供電.使整個球帶上正電.這樣這個球又使質子及中子所受的力實現反轉就是電磁力實現反轉.就是靠這個球近受力大,遠受力小.(在這裡好象強力.弱力不存在了是真的嗎?)2再說太陽,太陽也有類似於半球結構的米粒結構.它起的作用應該就是把氫約束起來的結構.現在我來說我的觀點:我們可以誘導聚變物自我約束.形成穩定的結構.方法就是旋轉.


李治忠7

燃料只能維持這麼久,火柴點燃只能然10幾秒是一個道理。可以借鑑噴氣發動機結構原理試試,前端將反應粒子不斷注入相當於壓氣機,託卡馬克裝置相當於噴氣發動機的火焰筒,聚變後的超高溫等離子體要不噴入發電裝置直接輸出電能要不噴入蒸汽發生器推動發動機發電。


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