當人類攻克了核聚變的大關之後,世界會發生什麼變化?

你所在


核聚變之於人類的意義,就像火焰之於猿人

掌握核聚變,意味著人類將徹底顛覆,資源存量博弈的歷史。

大眾會拿到共產主義的入場券,而精英則將獲得星際探索的船票。

大眾

對於大眾來說。

可控核聚變一旦突破,電力將徹底淪為白菜價。很多應用科技就可以大規模使用。比如電量無線傳輸技術,比如電解水技術,這都將徹底改變大眾的生存狀態。

一直困擾大眾的食物問題,將從此不再。農業工廠將會出現,廉價電力讓24小時LED照明成為可能,這將極大促進植物的光合作用。

人造肉的成本,也因廉價能源的出現而大大降低。一個農業工廠,可以輕鬆生產出幾十萬人所需的食物。

精英

對於精英來說。

他們可以憑藉可控核聚變發動機,走向太空,去獲取更多的星際資源。如果將宇宙比作遼闊的世界,沒有可控核聚變發動機,人類最遠連臥室的門都出不去。

那群精英份子永遠都是不甘寂寞的主,只有給他們整個宇宙,他們才會將地球還給大眾。

核聚變領域,中國或成為最大贏家

目前可控核聚變領域,中國與歐美國家基本在同一水平。就算是其他國家先突破了,但要想把廉價的電力輸送到全世界,也只有中國的國家電網可以承接這個業務。

要解決遠距離、大容量、低損耗、經濟性等電力傳輸問題,就必須使用特高壓技術,這是中國碾壓全球並完全壟斷的技術。由此也可以清楚看出中國的佈局,手握這一技術的國家電網,有很大潛力成為地球電網。

以前美國通過美元+能源(石油),成為全球儲備貨幣。中國正在通過人民幣挖美元的牆角,但也只能挖挖牆角。

想要從根本上晃動美元的地位,最好的方式還是另闢道路。通過人民幣+能源(電力),來建設自己的能源體系

那麼,什麼時候可以實現人類可控的核聚變?

本人估計,未來五十年內,會是一個爆發期。

目前中國可控核聚變項目是以中科大、中科院等離子體所、585所、9院為主導,全國還有很多高校承擔了部分任務。從2016年開始推進這個工作,目前幾乎每過幾十天就能出一批成果。

最新的成果是這個:


為什麼國家復興終極時間表是2050年?

如果對照可控核聚變的時間表,可以說還是有些眉目的。


紫禁的sphere


核聚變一旦投入正式運用,最明顯的就是該國的能源問題可以說是得到了永遠解決。石油可以就退出歷史舞臺了,那群靠石油富起來的中東國家,可就哭慘了。如果中國能率先掌握,老美估計得慌的不行,民族的復興指日可待。



咳咳,不多說了,下面就來介紹一些相關知識:

核聚變

其實道理很簡單,如果你能想法設法讓兩個原子的原子核(一般是氫同位素),撞到一起,聚合為一個新的原子核。在這個過程中能釋放出巨大能量。愛因斯坦的質能方程就能派上用場了。


不過人工核聚變也是分層的。像氘氚聚變是最早的一代核聚變,比如一個氘和一個氚反應,就能釋放出17.6兆電子伏特的能量。雖然原料是海水,可以說用不完,但是也有缺點。就是要釋放出中子,這樣會導致聚變裝置壽命降低。最完美的當屬氦3反應,沒有中子,也沒有氚的放射性。

可控核聚變的難點

高溫高壓:高溫可以讓粒子運動速度加快;高壓,可以是粒子運動範圍縮小,而這兩個都能提高粒子相互撞擊的概率。


以太陽為例,我們知道太陽無時無刻不在進行這核聚變反應。為什麼它能那麼穩定持續的輸出能量呢?因為太陽發生反應的內核,溫度在一千到兩千萬度左右,並且有著強大的引力約束。所以原子核相撞的前提就有了。

但那項技術是恆星的專利,在地球模擬不了。於是我們只能提高溫度,甚至要達到上億度。但是這麼高的溫度的等離子體,增壓才能控制住,保證反應裝置不被“燙”壞?目前主流的方法都是磁約束,這些高溫等離子體,被磁場拘在一起,維持聚變的狀態,不停的旋轉運動。

所以如何做到持續的高溫的同時,還能保證裝置不被損壞。

我們離正式投入使用估計還有幾十年要走。

祝工作順利~期待您的點評!


賽先生科普


當人類攻克了核聚變的大關之後,世界會發生什麼變化?

假如50年後人類攻克了核聚變,變化絕對是翻天覆地的,但仍然會受到很多因素的掣肘,也許並沒有您所想象的完全被核聚變替代,或者一一來羅列下

一、聚變電站不會如您想象的那樣遍地開花,因為這個依然是極高高成本的行業,當然大規模或者超大規模的裂變以及燃煤電廠和天然氣電廠將會被可控核聚變替代,但現今已經繼續在運行的水電等將並不會取締,因為這些已經投入,並且不會產生太多的汙染,另外水電也作為水利設施並存,因此它們將會繼續運行......

二、各類電器的用電功率與效率並不會沒有限制,節能依然是考慮目標,不單是電能獲取容易了,但成本依然存在,分攤出來後聚變電能的價格不會便宜,最多的是未來沒有燃料缺乏的擔心!另外原來的電網負荷與家庭佈線負荷也一樣要考慮,還有超大規模的聚變堆的熱交換溫升對周圍環境的影響是不容忽視的,因此無限制的情況絕對不會發生!(當然燃氣灶等也許將被徹底取代!)

三、儲電設備的提升對於汽車行業將是顛覆性的 當然這個即使沒有可控核聚變一樣會發生,可控核聚變的成功只是讓這個變換更加徹底。

四、您所期望的飛行器與火箭發射等 電能並無法完全替代,比如飛行器中的電能使用方式僅僅還是螺旋槳,即使電池密度夠高,但螺旋槳推動的飛行器估計不太可能大規模迴歸了!這個也許要等到可控核聚變小型化,比如能裝入飛行器並且推重比依然有達到一定的比例,這個也是可以期待的,但在早期,我們得繼續開採石油供給噴氣式的飛行器使用!火箭發射的行業儘管可以電磁彈射取代一級火箭,但二級和三級依然需要石油與傳統燃料!

五、太陽系內的行星際旅行將指日可待 即使聚變發動機達到預測的1%-10%光速,那麼依然可以在35分鐘×100的時間內到達木星,約合:2.43天,如果減去加速與減速的時間,那麼10天就可以打一個來回,木星10日遊即將成為現實!

當然空氣為介質的離子發動機發展後這個肯定會改觀,但推重比依然是一個未知數!

最後,煤炭燃料也許真的要壽終正寢了,石油行業將成為夕陽產業,各種外圍的,比如常規的活塞發動機,潤滑油機油......目測就要步入黃昏了,除了在一些野外作業的地方,也許路子就越來越窄了!另外比如環境處理這些舊賬可能會因核聚變的圖片開始慢慢還賬,但這是一個長期的問題,不要試圖認為可控核聚變突破了就萬事大吉,治理才剛剛開始而已!

您以為會少了這些冷卻塔嗎?其實完全不會,在沒有突破直接的熱電轉換之前,這些冷卻塔一個都少不了,而且隨著功率的增加,這個規模和數量還會相應增加!


星辰大海路上的種花家


先反駁一個觀點,有的人說核聚變實現後電費不會降,你們好聰明!格局能不能大點?這種觀點不值得我浪費筆墨駁斥。

@@@@@@@@ 正文 @@@@@@@@@@
衡量人類文明是否牛逼,唯一的標準就是人類可以利用的能量等級,而不是花裡胡哨的互聯網IT技術。在宇宙維度,我們好比是幼兒園的小學生,處於最低等級化學能,本質上跟2000年前沒有區別,以前燒木頭,現在燒汽油。上帝創造人類,給我們的汽油好比是遊戲開局給一盒火柴,聚變能好比是遊戲裡燒不完的煤礦,能不能在這盒火柴(化學能)用完之前點燃這個煤礦,決定人類文明能否世代延續,點燃了,人類文明生生不息永久不滅,直到宇宙末日!火柴用完了煤礦點不燃,那就是熵持續增加,石油用完人類就等死。不要跟我說還有水電,風能,太陽能,那隻能說明你根本不懂: 熵這個東西。太陽壽命也有限,萬一太陽突然爆炸就更短命(流浪地球)

從人類社會的角度來講,人類做事的成本歸根結底是能源,能量。人力工資成本是虛假成本,不是真成本,工人領到的工資都花出去還給社會了。舉個例子,美國航母那麼貴,一艘幾百億美金,二戰為什麼能造那麼多?因為和平時期規則不同,工人每個月必須給5000美金工資,二戰就不一樣了,國家拼命暴兵,所有女人進工廠免費工作,國家包吃住,爆發出巨大產能,限制美國產能的只有一個條件:能源。這時候生產武器成本遠遠低於和平時期,這種生產成本就接近於人類真實成本:也就是能源。

下面談談聚變實現後世界的變化,分3個時間段討論,參考三體紀元,主要聊聚變紀元1--100年,聚變紀元

100---300

年,聚變紀元

3---1000

年。拿中國做例子,紀元年我們可以不計成本做很多事。
一階段: 聚變紀元1-100年,聚變初級階段,噴子請放心,商業電費不會怎麼降。國家電網是要賺錢的,員工要發工資,中國年發電量比2019年增加100倍,(生產成本遠遠低於火電,因為掌控能量決定國家成本,看不懂的回去上面看能量決定文明)。各省建設幾百座聚變站滿足全國需求。火力發電在20年內全部關停。風電水電保留作為備份。電解氫汽車,飛機淘汰燃油車,飛機。加氫便宜很多,私家車油費降低。交通成本降低帶來中國經濟飛速發展。石油需求銳減,中東重新回到貧困,不再是世界焦點。國家補貼各種高耗能重工業不計成本加大生產,鋼鐵等各種原材料降價,帶動汽車家電等各種生活用品降價加大供應,人人都買得起,中國基本實現共產主義。

二階段: 聚變紀元

100---300

年,中級階段,中國年發電量比2019年增加1000倍,中國開始改造大自然,依靠能源的溫室糧食生產已經超過種地,中國退耕還林一半耕地,大熊貓等各種野生動物生活棲息地大面積擴大。依靠大量能源的淡化海水工程引進中國北方,西北,沙漠基本上被消滅。北方成為江南水鄉。無限能源支撐的化工醫療行業大發展,支撐起藥廠實驗室的大量消耗,癌症被人類攻克。航空工業全面發展,火星旅行價格平民化。金銀鉑所有金屬不再短缺,中國可以自己製造需要的各種元素,也可以在太陽系內挖礦。

三階段: 聚變紀元

300---1000

年,人類基本實現一級文明,中國年發電量比2019年增加一萬倍。中美聯合建造橫穿地球赤道的4萬公里加速對撞機,無限能源支撐下,夸克被撞破,弦理論被證實,量子力學大發展,基礎物理理論徹底突破,人類有能力建造星際飛船飛出太陽系。。。。後面的沒法寫了,涉及到終極理論突破

馬克大戰公孫離


實現低成本的可控核聚變意味著人類獲得了幾乎取之不盡用之不竭的能源。

國際熱核聚變實驗反應堆,計劃於2025年點火,預估總造價超過150億歐元,以目前的進展來看,這個項目流產的可能性在不斷增加


現如今人類已經實現了(極短暫的)可控核聚變,但是反應堆的建造成本和使用維護成本奇高,離商用還遙不可期。

我們不妨浪漫的設想一下,如果低成本可控核聚變得以實現,地球和人類文明會發生怎樣的變化——(低成本是指成本是現有能源的1/10甚至更低)

1、飢餓將徹底消失:

即便在今天,世界上仍有高達8.21億人處於飢餓之中,而且這個數字仍在上升,然而於此同時,發達國家的消費者每年要丟棄高達40%的食物,全球範圍內有25%以上的食品損失在運輸環節。

全球糧食生產的總量是夠的,但地區間差異巨大,而遠距離運輸成本高,使得很多地方的人還吃不飽肚子,當低成本可控核聚變實現,運輸成本將大幅下降,糧食可以實現全球範圍內的分配,飢餓將徹底消失。

2、淡水危機解除

目前海水淨化的主要問題就在於成本,即便是以色列最先進的海水淡化工廠,每噸淡水的生產成本也在5塊以上,成本結構裡,能源成本(電費)佔據了絕大部分,這使得海水淡化技術難以大面積推廣應用。當低成本可控核聚變實現,海水淡化和遠距離運輸的成本將大幅下降,乾旱和淡水匱乏將成為往事。

3、環境危機,特別是全球變暖問題得以解決

當前全人類面臨的最大的問題就是全球變暖,其根源就在於人類無法擺脫對化石燃料(石油、煤炭)的依賴,產生大量的溫室氣體二氧化碳,導致全球氣候變暖。核聚變是一種清潔能源,沒有溫室氣體排放,產生的核廢料半衰期非常短(能快速轉變為無放射性物質)、即便發生核洩漏危害也較低,撤離半徑僅需要一公里,這比目前的核裂變反應堆洩露的危害要小的多得多。

人類掌握可靠的可控核聚變技術也意味著人類文明邁入了一個新的紀元,再豐富的想象力也難以預測到了那一天究竟會發生什麼,讓我們一起靜靜等待人類文明閃耀的那一刻到來吧!


和風


首先核聚變並不難,例如氫彈的工作原理就是核聚變,但氫彈除了作為武器之外,對人類並沒有其他的用處,所以人類真正需要的,是可控的核聚變,從某種意義上來說,太陽就是一個巨大的可控核聚變機器,這個機器可以在數百億年的時間之內,持續的產生能量。

那麼一旦人類掌握了這種技術,就意味著人類跨入了另外一個時代,例如我們都知道科學的發展,離不開對於能源的利用,而現在的主流能源,無非就是石油和煤炭,這兩種能源都是化石燃料,化石燃料最大的問題,就是開採難度大,並且還會產生汙染物。

而可控核聚變的原料,是由氫的同位素氘,而氘這種東西,地球上非常非常的多,根據一些計算來看,海洋當中儲存的氘,大概有40萬億噸以上,那麼一般來說0.03克的氘,就可以釋放出300升汽油產生的能量,所以一旦可控核聚變成真,人類就和那些化石能源說再見了。

其次可控核聚變一旦成真,人類必將大規模進入太空,現代人類在探索太空的時候,最大的問題就是能源補充,例如國際空間站每隔一段時間,就需要派人去運送物資,但每一次的發射,都需要耗費數千萬美元,所以人類對於太空的探索,會受到相當大的掣肘。

如果可控核聚變的技術能夠實現,人類就可以將成本壓低,甚至我們可以在月球或者火星,建造一個大型的可控核聚變反應堆,一旦這樣的反應堆建成,人類既可以在這個星球上立足,進而改造這個星球,所以可控核聚變的技術,非常非常的重要,只要一旦實現,人類就進入了一個新的時代。


科學薛定諤的貓


攻克核聚變大關,很多人想到的往往是實現了可控核聚變。不過,核聚變的大關不止這一個,突破可控核聚變大關後還會有新的大關。

太陽上就在不斷的進行著核聚變,將光和熱釋放到地球,供地球上的生命所需。可控核聚變之所以令人關注是因為用這種技術可以為人類提供大量的清潔能源,目前在托克馬克、仿星器內試圖完成這樣的壯舉。目前看,可控核聚變是人類正在攻克的一道大關,這一大關的突破有望在幾十年內實現。

托克馬克、仿星器等有個外號叫做“人造太陽”,雖然內部進行的也是核聚變,但是和太陽上的核聚變並不一樣。核聚變指的是將輕原子核合成為較重的原子核的過程,在這個過程中可以釋放出大量的能量。不過即使是不可控核聚變,人類目前能夠操作的也只是氘和氚這兩種氫的同位素的核聚變,還不能實現最常見的氫原子核的聚變。儘管目前看地球上的氘和氚資源足夠人類使用一段時間,但人類對能源的需求是不斷擴大的,受控核聚變的實現不會讓人類一勞永逸。

而太陽上主要進行的是質子-質子鏈反應,依靠質子(氫的原子核)就能實現輕核的聚變。太陽可以直接使用更常見的氕進行核聚變,這個過程人類還沒有掌握。質量更大的恆星還能進行更多種的聚變,一直聚變到鐵都是向外釋放能量的。這樣的過程人類更是無能為力。

人類對能源的需求不會因可控核聚變的實現而止,人類對科學的探索也是永無止境的。受控核聚變實現後,人類歡呼一下之後,又會投入到對下一個大關的攻克上。


刁博


看了朋友們一些回答,說的都很好。攻克核聚變,應該說攻克可控核聚變,這個世界的能源領域就寬廣了很多。

就像過去人類發現發明的機器和電力,從此走出了黑暗的農耕時代,進入了高速發展的現代生活。任何科學的重大發現和發明都能夠極大的推動人類社會的進步,可控核聚變的實現,將促進人類文明進入一個新發展時代。

核聚變的理論形成已經半個多世紀了,人類早就已經實現了核裂變和核聚變的部分應用,比如原子彈、氫彈,就是典型的核裂變和核聚變的應用。但原子彈和氫彈的爆發是瞬時作用的,這種巨大的能量是不可控的爆發。

人類已經掌握了可控核裂變的技術,並且已經廣泛的運用與生產與生活,主要表現在核發電和核反應堆驅動,2006年世界核子發電在全部電力裡面就已經佔有15%的比重,這方面中國起步晚,佔比較低。

但人類對核聚變的運用還一直在研究中,進展較為艱難緩慢。

可控核聚變之所以比可控核裂變更難攻克,是因為進行核聚變的條件更為苛刻和困難。

在太陽中心,每時每刻都在進行著核聚變,每秒鐘有6億噸的氫轉變成5.96億噸氦,釋放出400萬噸氫的能量,正是這巨大的能量給太陽系所有的行星、衛星、矮行星、小行星、星際物質等提供了光和熱。激發這種能量的是太陽核心3000億個大氣壓的壓力和1500萬度的溫度。

地球上無法提供這麼高的壓力,只有靠提高溫度來實現核聚變,這樣要求溫度達到上億度。所以如何達到這樣的溫度,用什麼樣的容器或者方式來約束這種溫度,是目前科學界需要重點解決的關鍵難題。

通常用三種方法來解決可控核聚變的約束,即重力場約束、慣性約束、磁約束。

人類之所有這麼重視可控核聚變的開發,因為它具有很高的比較優勢。

相比核裂變,核聚變有如下優勢:

1、核聚變釋放的能量比核裂變更大。據測算6個氘核共放出43.24MeV能量,相當於每個核子平均放出3.6MeV。它比n+裂變反應中每個核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。

2、核聚變無高端核廢料,可不對環境構成大的汙染。而核裂變由於原料鈾的儲量不多,政治干涉很大,放射性與危險性大,核裂變的優勢無法完全利用。

3、核聚變燃料供應充足,地球上重氫有10萬億噸。每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油。

所以,如果能夠實現可控核聚變,人類將能夠克服階段性的能源危機,真正的從“石油文明時代”走向“核文明時代”,人類文明將提升到一個新的層次。

近年來,可控核聚變的研究正在提速,在許多具體方面有所突破。

中國的核聚變“人造太陽”實驗裝置EAST(先進超導託卡馬克實驗裝置),已經獲得超過101.2秒的穩態長脈衝高約束等離子體運行,在這方面走到了世界前列。能不能像常常說的最終實現彎道超車,還有待後續努力。

有報道德國仿星器核聚變反應堆研究取得突破進展,而美國洛克希德馬丁公司早在2014年就宣佈,可控核聚變技術小型化取得突破,一個可安裝在卡車後端的小型反應堆有望在十年內誕生。這些都是可喜的進步。

科學界預測了,受控核聚變發電有可能在2025年實現商業運營,2050年將有可能廣泛的服務於社會。

時空通訊在過去已經多次提到過宇宙三級文明等級的劃分,這是前蘇聯科學家卡爾達舍夫在上世紀六十年代提出來的一個理論。

卡爾達舍夫認為宇宙文明的主要衡量度標是能源的控制和使用,可分為行星級一級文明,恆星級二級文明,星系級三級文明。每一級文明的提升,都伴隨著能源使用的數量級增長。他的這個理論儘管只是一種假設,但得到了科學界廣泛的認同。

科學界測算,人類文明目前還只有0.73級,要達到一級文明,我們人類所需要的能源還要在現在的基礎上增加10000倍以上,而達到二級文明則需要增加能源控制和使用能力100億倍以上。

實現了可控核聚變,解決了能源危機,使人類控制和使用能源的能力得到大大的提升,有可能使人類文明在100年內達到一級行星級文明。當然要實現二級文明人類還需要幾千年的奮鬥(這方面的介紹請查看時空通訊過去發表的相關文章)。

由於可控核聚變能料的高度濃縮化,人類有可能實現深空探索和開發。我們現在的火箭採用的是常規能源,發射到地球軌道就需要燃料成百上千噸,所以無法帶著很多燃料遠航。如果核聚變,30毫克的氘就相當於300公升汽油,三公斤氘就相當於30000噸汽油的能量,如果氚核聚變則可以實現更大能量的輸出。這樣飛向深空再也不要攜帶大量的燃料了,就有可能飛的更遠。

當然太空遠距離航行還需要伴隨著引擎和太空生存保障等諸多方面科學技術的同步提升,才有可能實現。

核聚變的能源地球上儲存量巨大,夠人類使用一陣子。

這就是時空通訊的看法和認知,歡迎點評。


時空通訊


好吧,首先核聚變很難,但難的不是核聚變,是可控核的聚變,例如我國正在研究的人造太陽,就屬於可控的核聚變實驗,但人造太陽的技術,目前遲遲沒有突破,哪怕是多國進行合作,也沒有絲毫的頭緒,所以這種技術可想而知,是有多麼的逆天。

那麼可控的核聚變,到底難在什麼地方呢,我想溫度應該是其中一個因素,我們看看太陽就知道了,太陽是一個炎熱的火球,其內部在進行熱核反應的時候,溫度一度能達到幾千萬度以上,而可控的核聚變也是如此,一旦實驗進行之後,其溫度也能達到數百萬度以上,這種溫度之下,沒有任何的物理裝置可以承載。

當然了,雖然可控的核聚變很難,但一旦要是研究成功了,人類得到的好處也是逆天的,因為從某種角度來說,文明的發展,就是利用能源的能力,人類目前的能源,主要還是化石能源為主,但這種能源有很大缺點,一個是化石能源有限,一個是化石能源會製造汙染。

而核聚變就不同了,首先核聚變很安全,一旦達不到反應條件,熱核反應就會停止,不會出現核裂變那樣無法控制,然後核聚變還不產生核廢料,不會造成汙染。

而且一旦可控的核聚變成功了,人類在進入太空的時候,就不再收到能源的掣肘了,到時候人類就有能力,去探索周邊的星球,但有一點要提醒一下,就是即使可控的核聚變技術成功,我們的電費應該也不會不要錢......


種植恆星


提問者的意思應該是完全控制核聚變,就像如今我們用電一樣方便簡單,基本上講我們如今已經完全掌控了電力能源,各種電力設備走進了我們的生活!

如果人類能像控制利用電力能源那樣控制利用核能,會給我們的生活帶來質的變革,極大地提升我們的生活水平,甚至徹底讓人類邁進星際文明行列,真實邁進卡爾達肖夫對宇宙文明分類中的“一級宇宙文明”!

一個簡單的例子說明一切。想象一下,你有一個核能源電池,電量可以達到如今我們普通電池的數萬倍(甚至更多),可以輕鬆地把它裝進口袋裡……

所以說,一旦人類能夠完全掌控核聚變,將會帶來人類文明的徹底變革。科學家們曾做出推測,核動力推動的飛船速度可以達到光速的10%,也就是每秒3萬公里,這樣的速度雖然遨遊宇宙空間還不太現實,但實現遨遊太陽系已經足夠,解釋火星,木星和土星的衛星都會成為人類探索的對象!

不過,科學家們也提到,在2050年之前,人類很難攻克核聚變能源,雖然如今很多國家已經建立核電站,但這遠不意味著我們已經能完全掌控核能!還有很多技術領域的難題需要攻克!


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