人類要多久的時間才能做出鋼鐵俠里的那么小的核反應堆?

佰試可樂


答案是不好說,但一百年的時間起碼是要的,首先鋼鐵俠胸口的那個能量核心,肯定是一個小型的核反應堆,而且一定是可控的核聚變反應堆,但可控核反應堆的難度很大,目前人類還在努力的攻克當中,沒有個幾十年到一百年的時間,人類無法掌握這個技術。

其實核反應堆的技術不難,例如人類很早的時候,已經掌握了核裂變的反應技術,但核裂變的缺點太大了,特別是核裂變反應堆一旦失控,後果就 非常的棘手,例如當年的切爾諾貝利和日本福島,這兩個地方都因為核裂變反應堆的失控,導致了嚴重的後果。

但核聚變就不一樣了,核聚變反應的條件高,一旦達不到核聚變形成的條件,核聚變就會停止,那麼核聚變也不難,例如人類製造的氫彈,就是利用了核聚變的原理,但氫彈是失控的核聚變技術,失控的核聚變只能製造武器,對人類的用處有限。

所以鋼鐵俠胸口的能量核心,必定是一個小型可控的核聚變反應堆,但是我上面說了,核聚變的反應條件非常的苛刻,它需要極高的溫度和壓力才能啟動,而人體承受的溫度和壓力都是有限的,普通的核聚變反應方式,肯定是行不通的。

不過科學家曾經提出過一種設想,就是在常溫的條件下,進行核聚變反應,這種技術被稱為冷聚變,冷聚變可以降低核聚變的成本,而且安全和高效,但冷聚變的設想已經提出很多年了,人類還沒有找到任何的辦法實現,所以在冷聚變技術沒有實現之前,人類不可能隨身攜帶一個核聚變反應堆。

最後還有一點,核聚變雖然不對環境造成汙染,但是核聚變卻會產生中子,而中子的穿透能力極強,它會對於人體造成傷害,例如癌症,白血病,以及不能生育等,所以如果想要變成鋼鐵俠那樣,如何 處理好核聚變產生的中子,也是一個棘手的問題,這些問題沒有個幾十年到數百年,人類怕是辦不到的。


科學薛定諤的貓


一百年吧。這麼小的核反應肯定是聚變啦。要不然飛著飛著容易爆炸。那麼現在有哪些難點呢?

怎麼啟動?

核聚變通常用氘,在一定條件下,如超高溫和高壓條件,讓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,如氦。中子不帶電,因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來,大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。

而電影中很顯然,不是採用直接的高溫高壓,也許是很少的粒子加速到一定程度來啟動核聚變,屬於冷聚變。



目前人類還沒能力製造出那麼小,還能啟動聚變的裝置。

怎麼儲存能量?

鋼鐵俠的核聚變裝置辣麼小,釋放出來的能量儲存在哪裡呢?這是個難題。雖然核聚變是可控的,你加溫加壓才會開始,失去這個條件就會停止。很顯然鋼鐵俠那個裝置是一直開著的。

而我們目前的技術,沒發讓在短時間把那麼多能量通過其他的方式儲存起來。這一種技術實現之前,首先會應用在航天器或者運輸設備上。比如把汽車火車的動能轉換為電能來減速,減少能耗。或者在航天器返回大氣的時候,利用與空氣的碰撞來發電儲存,從而是的航天器可以慢慢進入大氣,不再需要厚重的隔熱層。



目前還沒有什麼裝置可以以如此的效率儲存能量。

怎麼防輻射?

雖然原料和產物沒有輻射,都是很安全的。但是人家還會釋放出穿透力很強的電磁波和中子。電磁波還好說,用超導約束住就可以。中子你拿什麼去搞?

上圖是鋼鐵俠的聚變裝置。我們來對比一下,現實中的聚變裝置啥樣子。



呀哈,有點神似了是不是。

但是目前我們還沒發實現核聚變穩定發發電。樂觀估計,至少五十年核聚變才趨向成熟。再過一百年,也許會有像鋼鐵俠那樣的小型核聚變裝置。


蛋科夫斯基


鋼鐵俠是好萊塢電影工業的傑作,但是裡面的科技產品很多還只是美好的想象。 比如,題目裡說的月餅大小的核聚變發電機,要想實現得解決好多科技難題。

最主要的一個是如何讓發電機輸出的能量大於輸入的能量,也就是說讓Q值大於1。核聚變要想發生是需要非常極端的物理條件的,比如極高的溫度、壓力等等。這點從原子彈和氫彈的區別就能看出來,原子彈是核裂變,只要把兩塊鈾放到一起,總質量超過一定值,就能發生。相比之下,核聚變就很難實現了,以至於氫彈要用原子彈爆炸來引爆。

核聚變發電機顯然不能靠原子彈爆炸來提供環境,而是用磁場、激光等手段。我們在看核聚變科技的新聞報道時,會看到一個很大的屋子,裡面佈滿了各種各樣的儀器,這些儀器需要耗費能源來實現核聚變。人類目前技術水平,才剛剛實現核聚變有能量輸出,也就是Q值大於0,要想讓Q值大於1還有很長的路要走。

實現了Q值大於1之後,還要能穩定長期的運行,而目前的聚變實驗每次很短暫,還達不到這個要求。如果能長期穩定地運行,之後才能考慮聚變發電機的小型化,也就是從一個屋子甚至一棟樓那麼大變成一個月餅那麼小。

所有這些都實現了的話,會有助於解決人類面臨的能源危機和環境問題,還可以用於製造星際飛船。至於多久能實現,還要靠大家的努力。


喬小海


這簡直太困難了。要達到鋼鐵俠那種程度的反應堆,估計人類文明已經接近第一宇宙文明等級了。就目前來說,人類的可控核聚變還沒能投入實際應用,更別提達到便攜式的程度了,恐怕要再過大半個世紀才有可能。

可控熱核聚變的前提有兩點:持續高溫(上億攝氏度)、持續反應(核原料不能斷)。為此人類設計出了託卡馬克裝置,用這個裝置來盛放電漿(等離子體),並且靠磁場來使得原料聚攏且懸浮。

但是比較遺憾

,根據上圖的公式左邊是能量約束時長,右邊是一系列相關變量),為了獲得最大化的能量約束時間,相對而言,託卡馬克的半徑R大比小好

可想而知,要把反應堆做成巴掌大,還能保持工作,難度可見一斑。

所以說,

史塔克絕對是個跨世紀的天才,三下五除二就能設計且造出了小型化的核聚變反應堆。(漫畫裡稱為方舟反應堆)

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


首先來了解一下核反應堆 核反應堆[1],又稱為原子能反應堆或反應堆,是能維持可控自持鏈式核裂變反應,以實現核能利用的裝置。核反應堆通過合理佈置核燃料,使得在無需補加中子源的條件下能在其中發生自持鏈式核裂變過程。嚴格來說,反應堆這一術語應覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆,但一般情況下僅指裂變堆。 在電影中反應堆有充電的



有用用宇宙魔方碎片的(威力大)託尼也發明了新物質



首先我們用排除法二代反應堆不可能的這和永動機一樣違反了能量守恆定律 , 所以不可能的 ! 但一代是有可能的這玩意不就是個電池嗎?



END


漫威軍長


鋼鐵俠的能源是採用的核聚變反應堆啊!這可是人類的終極能源,目前還在實驗階段。前段時間有美國一所大學和一家歐洲公司聯合宣佈,準備在15年內將核聚變反應堆研發出來。

現在正在進行的、最有希望成功的核聚變反應堆研發工作是一個國際合作項目。有中、美、歐盟、日本、韓國、印度等國家參與研製。

圖:我國交付的熱核實驗堆的ITER磁體支撐採購包。

中國承擔其中10%的工作量,負責總共95個採購包中的11個。從中國交付的ITER磁體支撐部件的技術參數來看,這個實驗堆的核心部件就重達10000噸,離鋼鐵俠的只有幾公斤重的反應堆還遠得很,至少還差著100年的時間。

如果不要求採用核聚變反應堆,目前倒是有一個技術勉強能滿足尺寸的要求,但是功率太低,用來支持電子設備的供電還行。這就是核電池技術。

核電池又叫“放射性同位素電池”,是利用放射性同位素衰變時產生的能量來發電的裝置。

圖:



鈈238衰變產生的熱量使其被加熱至發紅的程度。

嚴格的算起來,核電池不算是核反應堆,而且功率很低,轉換效率最高也只有6~8%,但是它的續航能力相當不錯。目前主要應用於軍事、航天、心臟起搏器供電等領域。美國的好奇號火星探測車上的核電池壽命可達14年。

圖:小型核電池

目前最小的核電池只比1美分大一點,但比普通電池的電量多100萬倍。用在手機上……呵呵,我就是想想而已。


講科學堂


鋼鐵俠的核心肯定是核動力核心,也肯定是聚變反應,但是不是熱核聚變,是冷核聚變,就是聚變的時候不放熱,而且直接可以轉化為電能,鋼鐵俠第一部的時候斯塔克集團的供電核心裝備就是那種東西,鋼鐵俠戰衣就是把那個大的供電冷核聚變器縮小了,所以這個距離我們還比較遙遠,因為以現在地球最新的科技,還僅僅能短時間控制熱核聚變,長時間還不行,所以我們還要從長期可控熱核聚變,到冷核聚變,再到可控冷核聚變,在核能轉化電能,再將核心縮小到可便攜的大小,這裡邊最難的就是縮小到可便攜,因為核反應必須要有一定的規模才行,低於臨界點根本不會發生核反應,鋼鐵俠第一部那個大光頭想仿製鋼鐵俠的戰衣,衣服已經造出來了,但是核心供電裝備做不出來,大光頭和那群科學家說技術就在這擺著呢,只不過讓你們縮小一點,但是那群科學家根本做不到,最後沒辦法還是搶了託尼造的那個供電核心才讓他的戰衣能正常使用,所以這個距離我們還是很遙遠的,估計本世紀是夠嗆了。


從心開始139629221


做不出來,純科幻產物,即使能做也無法作為電影中長期能源使用。電影中的反應堆的原型是Tokama(一種可控核聚變裝置,通電使其內部產生磁場,繼而加熱其中的等離子體,使之發生核聚變)。


其中等式左邊表示的是能量約束時間,R是託卡馬克的大半徑,可見半徑越大能量約束性能越好。因此想要把裝置尺寸縮小几個數量級還能讓聚變發生是個相當困難的事情,小型可控核聚變能源依然是很遙遠的事。再況且一下,核聚變產生的能源也是光和熱,想轉化成電能還需要更多步驟,電影裡很明顯就和移動電源似的....當然不太現實。


星撩電影


核反應堆並不能直接產生能量,它只能產生熱量,核電站就是通過其產生的熱量加熱水,獲取高溫高壓蒸汽來推動汽輪發電機發電。所以,與其擔憂反應堆小型化的問題,倒不如想想怎樣把蒸汽發電動力系統小型化,那是更難實現的。


我不是惡人2


你應該問,人類要多久時間才能做出核聚變反應堆,至於鋼鐵俠的那種小型化,那就再說吧。。。


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