人类要多久的时间才能做出钢铁侠里的那么小的核反应堆?

佰试可乐


钢铁侠的能源是采用的核聚变反应堆啊!这可是人类的终极能源,目前还在实验阶段。前段时间有美国一所大学和一家欧洲公司联合宣布,准备在15年内将核聚变反应堆研发出来。

现在正在进行的、最有希望成功的核聚变反应堆研发工作是一个国际合作项目。有中、美、欧盟、日本、韩国、印度等国家参与研制。

图:我国交付的热核实验堆的ITER磁体支撑采购包。

中国承担其中10%的工作量,负责总共95个采购包中的11个。从中国交付的ITER磁体支撑部件的技术参数来看,这个实验堆的核心部件就重达10000吨,离钢铁侠的只有几公斤重的反应堆还远得很,至少还差着100年的时间。

如果不要求采用核聚变反应堆,目前倒是有一个技术勉强能满足尺寸的要求,但是功率太低,用来支持电子设备的供电还行。这就是核电池技术。

核电池又叫“放射性同位素电池”,是利用放射性同位素衰变时产生的能量来发电的装置。

图:

钚238衰变产生的热量使其被加热至发红的程度。

严格的算起来,核电池不算是核反应堆,而且功率很低,转换效率最高也只有6~8%,但是它的续航能力相当不错。目前主要应用于军事、航天、心脏起搏器供电等领域。美国的好奇号火星探测车上的核电池寿命可达14年。

图:小型核电池

目前最小的核电池只比1美分大一点,但比普通电池的电量多100万倍。用在手机上……呵呵,我就是想想而已。


讲科学堂


一百年吧。这么小的核反应肯定是聚变啦。要不然飞着飞着容易爆炸。那么现在有哪些难点呢?

怎么启动?

核聚变通常用氘,在一定条件下,如超高温和高压条件,让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,如氦。中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。

而电影中很显然,不是采用直接的高温高压,也许是很少的粒子加速到一定程度来启动核聚变,属于冷聚变。


目前人类还没能力制造出那么小,还能启动聚变的装置。

怎么储存能量?

钢铁侠的核聚变装置辣么小,释放出来的能量储存在哪里呢?这是个难题。虽然核聚变是可控的,你加温加压才会开始,失去这个条件就会停止。很显然钢铁侠那个装置是一直开着的。

而我们目前的技术,没发让在短时间把那么多能量通过其他的方式储存起来。这一种技术实现之前,首先会应用在航天器或者运输设备上。比如把汽车火车的动能转换为电能来减速,减少能耗。或者在航天器返回大气的时候,利用与空气的碰撞来发电储存,从而是的航天器可以慢慢进入大气,不再需要厚重的隔热层。


目前还没有什么装置可以以如此的效率储存能量。

怎么防辐射?

虽然原料和产物没有辐射,都是很安全的。但是人家还会释放出穿透力很强的电磁波和中子。电磁波还好说,用超导约束住就可以。中子你拿什么去搞?

上图是钢铁侠的聚变装置。我们来对比一下,现实中的聚变装置啥样子。



呀哈,有点神似了是不是。

但是目前我们还没发实现核聚变稳定发发电。乐观估计,至少五十年核聚变才趋向成熟。再过一百年,也许会有像钢铁侠那样的小型核聚变装置。


蛋科夫斯基


首先来了解一下核反应堆 核反应堆[1],又称为原子能反应堆或反应堆,是能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料,使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说,反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆,但一般情况下仅指裂变堆。 在电影中反应堆有充电的



有用用宇宙魔方碎片的(威力大)托尼也发明了新物质



首先我们用排除法二代反应堆不可能的这和永动机一样违反了能量守恒定律 , 所以不可能的 ! 但一代是有可能的这玩意不就是个电池吗?



END


漫威军长


这简直太困难了。要达到钢铁侠那种程度的反应堆,估计人类文明已经接近第一宇宙文明等级了。就目前来说,人类的可控核聚变还没能投入实际应用,更别提达到便携式的程度了,恐怕要再过大半个世纪才有可能。



可控热核聚变的前提有两点:持续高温(上亿摄氏度)、持续反应(核原料不能断)。为此人类设计出了托卡马克装置,用这个装置来盛放电浆(等离子体),并且靠磁场来使得原料聚拢且悬浮。


但是比较遗憾,根据上图的公式(左边是能量约束时长,右边是一系列相关变量),为了获得最大化的能量约束时间,相对而言,托卡马克的半径R大比小好。

可想而知,要把反应堆做成巴掌大,还能保持工作,难度可见一斑。

所以说,史塔克绝对是个跨世纪的天才,三下五除二就能设计且造出了小型化的核聚变反应堆。(漫画里称为方舟反应堆)

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赛先生科普


钢铁侠的核心肯定是核动力核心,也肯定是聚变反应,但是不是热核聚变,是冷核聚变,就是聚变的时候不放热,而且直接可以转化为电能,钢铁侠第一部的时候斯塔克集团的供电核心装备就是那种东西,钢铁侠战衣就是把那个大的供电冷核聚变器缩小了,所以这个距离我们还比较遥远,因为以现在地球最新的科技,还仅仅能短时间控制热核聚变,长时间还不行,所以我们还要从长期可控热核聚变,到冷核聚变,再到可控冷核聚变,在核能转化电能,再将核心缩小到可便携的大小,这里边最难的就是缩小到可便携,因为核反应必须要有一定的规模才行,低于临界点根本不会发生核反应,钢铁侠第一部那个大光头想仿制钢铁侠的战衣,衣服已经造出来了,但是核心供电装备做不出来,大光头和那群科学家说技术就在这摆着呢,只不过让你们缩小一点,但是那群科学家根本做不到,最后没办法还是抢了托尼造的那个供电核心才让他的战衣能正常使用,所以这个距离我们还是很遥远的,估计本世纪是够呛了。


从心开始139629221


做不出来,纯科幻产物,即使能做也无法作为电影中长期能源使用。电影中的反应堆的原型是Tokama(一种可控核聚变装置,通电使其内部产生磁场,继而加热其中的等离子体,使之发生核聚变)。


其中等式左边表示的是能量约束时间,R是托卡马克的大半径,可见半径越大能量约束性能越好。因此想要把装置尺寸缩小几个数量级还能让聚变发生是个相当困难的事情,小型可控核聚变能源依然是很遥远的事。再况且一下,核聚变产生的能源也是光和热,想转化成电能还需要更多步骤,电影里很明显就和移动电源似的....当然不太现实。


星撩电影


核反应堆并不能直接产生能量,它只能产生热量,核电站就是通过其产生的热量加热水,获取高温高压蒸汽来推动汽轮发电机发电。所以,与其担忧反应堆小型化的问题,倒不如想想怎样把蒸汽发电动力系统小型化,那是更难实现的。


我不是恶人2


应该没人能确定这个时间,但如果回到30年前来说,现在智能手机的很多功能在当时也只存在于科幻电影里,所以谁又知道呢?都说电影来源于生活,鬼知道没什么历史但科技水平超前的额迈瑞坎到底经历了什么,那些异形,那些超能力,那些星际之旅,可能已经有雏型了,但应用上肯定不是钢铁侠这样,也说不准以后会用在汽车上。


ineedmore55iw


先不说屎大颗的那个东西原理如何,目前人类对核能的利用不过是换个炉子烧锅炉罢了,锅炉嘛,需要炉子,转换器,主要的产能设备,散热器,外壳;这么多东西加起来绝对小不到哪里去。在核能利用方式出现颠覆性的突破之前,这东西在科幻/魔幻作品里yy一下就好了。虽说方舟反应炉设定上接近冷核反应,但是现实中的冷核反应的真伪还有待商榷


印度坠机部部长


人类能源问题,迫在眉睫,虽然我只是一个普通人,但是电脑在最初发明并投入使用的时候,按照比例来说体积就和现在刚刚开投入使用的核反应堆差不多。看一看现在电脑现在才多大一个,就是因为它能为人类带来利益。同样的能源问题,对应到核反应堆,就可以预想的到了,所以最多50年吧。