截止2014年国内外冷聚变技术发展现状
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可控核聚变国内外发展现状
可控核聚变(controlled nuclear fusion)是一种利用高温、高密度等条件实现核聚变反应并产生能量的技术,被认为是未来清洁、可持续的能源之一。
以下是可控核聚变国内外发展现状的简要概述:
国际发展现状:
ITER项目:国际热核聚变实验堆(ITER)是由35个国家共同建设的大型聚变实验项目,计划在法国建设,目标是通过将氢等离子体加热到150-200百万度,实现核聚变反应并持续产生能量。
该项目于2006年开始建设,目前已经进入最后的建设和装备阶段,预计在2025年进行首次核聚变实验。
其他国际聚变实验项目:除ITER外,世界上还有其他一些聚变实验项目,如美国的国家点火实验(NIF)和欧洲的聚变材料实验堆(DEMO),这些项目的目标是研究聚变反应的物理过程和工程应用。
国内发展现状:
“东方之光”:中国可控核聚变实验装置(EAST)是中国目前规模最大、性能最先进的可控核聚变实验装置,被称为“东方之光”。
EAST的目标是研究聚变物理学、工程技术和材料科学等领域,并为中国未来建设商业聚变电站提供技术支持。
国家热核聚变能源计划:中国国家热核聚变能源计划是中国政府推动可控核聚变技术发展的重要计划,包括了“先进热核聚变装置研究”和“商业化热核聚变发电工程建设”两个阶段,目标是在2030年前建成商业化聚变电站。
其他国内聚变实验项目:中国还有其他一些可控核聚变实验项目,如“水晶球”和“璀璨之光”等,这些项目的目标是研究聚变反应的物理过程和工程应用。
总体来说,可控核聚变技术是一个具有巨大发展潜力的领域,全球各国都在积极推动相关的研究和发展工作,而中国也在加紧推进自己的可控核聚变计划。
李兴中(科技日报 1990,1,12-2,9,”科海览贝”专栏 5篇连载)扑朔迷离的“冷聚变”现象1989年12月初,中央人民广播电台关于中日学者合作在低温核聚变实验中,测到大量中子的报道,一下子又引起了许多关心此事的同志的询问——究竟是怎么回事? 前一阵对冷聚变似乎已冷了下来,以为已经过去了。
其实从1989年3月23日宣称犹他大学发现冷聚变现象以来,争论就没有停息,实验和理论工作也没有停息;只是在3月~6月的热潮之后,人们认识的深化,使得一些工作都是在悄悄地进行——进行更认真的研究。
例如去年9月15~16日就在意大利的凡仑那举行了“理解冷聚变现象”的研讨会。
该会由意大利物理学会发起,与会者主要从理论上探讨对冷聚变进行各种解释的可能性。
该会的会议文集将发表在今年1月出版的著名期刊(Nuovo Cimento)(新试验)杂志上,去年l0月16~18日在美国首都华盛顿举行了“充氘金属中的反常效应”的讨论会,该会由美国国家自然科学基金会和电力研究所联合召开,庞斯和弗莱希曼出席了会议。
近50名与会者中多数是相信冷聚变的,也有少数著名的持怀疑态度的学者,如加州理工学院的刘易斯(N.Lewis)和德州大学的巴特(A. Bard)。
被美国称为“氢弹之父”的泰勒也出席了此会。
纽约时报记者11月7日从盐湖城报道了庞斯和弗莱希曼两个月来埋头工作于新成立的国家冷聚变研究所,仍持乐观态度而回避记者;这次日本大阪大学中日学者合作研究的报道正是这一系列研究工作之一。
从新闻报道中可看到,中国学者张月嫦和日本荒田吉明教授所采用的钯电极比较粗(直径2厘米),他们在重水电解实验中观测了钯电极内部温度,发现;随着温度升而复降,钯电极先是吸附重氢继而又放出重氢,并称之为“开合效应”。
他们观察到的中子数最高时达每秒l亿个,为天然本底的250万倍,并连续40小时内出现大量中子。
其实就在前不久,日本(朝日新闻)还报道了不用电解池,而用钯电极在真空中放电10分钟,再充氘气,然后测到中子发射的实验结果。
冷核聚变技术解决能源问题前景能源问题一直以来都是全球关注的焦点和挑战之一。
传统的能源资源逐渐枯竭,环境污染问题日益严重,因此,科学家们一直在寻求一种可持续、清洁和高效的能源替代方案。
在这个背景下,冷核聚变技术被认为是解决能源问题的前景技术。
冷核聚变技术是通过控制和利用原子核的聚变反应来产生能量的技术。
与热核聚变技术不同,冷核聚变技术利用相对较低的能量实现核聚变,因此被称为“冷核”。
它的核心是将重水和金属氘离子引入装置中,通过控制、激励和制约原子核之间的相互作用,使其发生聚变反应释放出可观的能量。
冷核聚变技术的优势之一是能够满足人们对能源的需求。
核聚变反应可以提供比任何其他能源技术更高效的能量输出,且燃料资源广泛。
冷核聚变技术利用的燃料主要是氘-氚燃料循环,氘和氚都是地球上丰富的元素。
据研究人员估计,全球的氘资源可以满足几百万年的能源需求,这使得冷核聚变技术具有长期且可持续的能源供应潜力。
此外,冷核聚变技术还具有低环境影响的优势。
与传统的化石燃料相比,冷核聚变技术几乎不会产生二氧化碳等温室气体,这对于防止全球气候变暖和减少环境污染有着重要意义。
冷核聚变技术也不会产生放射性废料,因为其燃料及反应产物都是非放射性的。
相比之下,传统核能技术存在核废料的处理与安全隐患,冷核聚变技术在这方面更加可靠和安全。
此外,冷核聚变技术还具有更低的安全风险。
与热核聚变技术不同,冷核聚变技术不需要高温和高压环境,因此安全性更高。
在发生技术故障或不可预见的情况下,冷核反应可以自动停止,以保护反应装置和操作人员的安全。
这使得冷核聚变技术成为一种较为可靠和可控的能源解决方案。
尽管冷核聚变技术具有许多潜在的优势,但它仍然面临着许多挑战。
首先,冷核聚变技术需要高超导和先进的材料技术来实现。
在目前的技术水平下,建造和维护冷核聚变反应装置需要昂贵的设备和复杂的技术。
此外,如何将冷核聚变技术投入商业化应用,降低成本并建立可靠的供应链也是一个挑战。
冷核聚变技术研究与发展近年来,冷核聚变技术备受关注,研究呈逐渐升温之势。
冷核聚变技术作为一种新型能量源,其具有无污染、寿命长等诸多优势,不仅能够解决全球能源危机,还能够为人类提供更加清洁、可持续的能源。
一、冷核聚变技术的原理冷核聚变技术是利用氢同位素在气态等离子体中自发发生聚变反应,释放出能量,实现能量的生产。
其升温和火花式聚变技术原理不同,火花式聚变技术需要高温高压环境下进行,而冷核聚变技术可以在室温下进行。
二、冷核聚变技术研究状态截至目前,冷核聚变技术研究仍处于起步阶段,仍有很大的发展空间。
目前,国内外的科学家都在积极研究这项技术。
目前国内的研究重点主要集中在氢同位素的稳定化、等离子体的加热和控制、设计高效的反应器等方面。
同时,国际上也在不断探索改进新型反应器结构和解决聚变中产生的控制和封堵难题。
三、冷核聚变技术的未来展望随着科技的发展和大规模生产设备的成熟,冷核聚变技术在未来将会取得突破性进展。
其将会成为未来清洁能源的主要来源之一,并且会在国内外能源市场上占有重要的地位。
这项技术的未来,将会影响国家的能源战略,带来清洁环保的社会效益和经济效益。
四、冷核聚变技术的发展问题冷核聚变技术的应用场景大,但研究过程中还存在着很多问题。
例如,氢同位素存在于自然界中的含量非常少,因此实验条件较为苛刻,成本高昂;同时,如何控制等离子体温度和动力学特性也是一个难题。
此外,发展相关技术和装备也需耗费巨大的成本和精力,因此需要多方面的支持和投资。
总的来说,冷核聚变技术的研究和发展将会受到国内外的关注和支持。
未来还需要加大投入力度,增强研究实力和科研团队建设,提高研究、制造成本效益和产业化程度。
只有成熟稳定的冷核聚变技术才能够为我们的生产和生活带来巨大的变革,并且推动人类文明的可持续发展。
冷核聚变发展历程及相关理论讨论作者:刘洋赵佳星卢歆来源:《科技风》2020年第21期摘要:冷聚变自从被发现,就一直饱受争议。
其争议的来源是核反应的产物与常规核理论不相匹配,另外是实验可重复性差。
目前热聚变反应需要在特定的条件下,质量非常小的原子,一般指的是氘,其在高温和超高温下使得原子核的核外电子摆脱原子核核力的约束,从而造成两个或两个以上的原子核发生剧烈碰撞,碰撞所产生的聚合反应生成了新的,质量更大的原子核,而其中的中子在此期间从中逃逸出原子核,产生巨大的能量。
就目前而言,实现热核的可控聚变难度十分巨大。
相对于热核聚变,冷核聚变却是理想的未来新能源,冷核聚变相对于热核聚变制备设备来说,仅仅占地大约两平方米,并且在反应过程中无中子产生,无辐射。
其原材料从海水中获取,原材料储量巨大。
因此,冷核聚变有望成为人类最理想的能源之一。
关键词:冷聚变;量子隧穿;涡旋动力学;挠场理论1 冷核聚变国内外前景1.1 冷聚变研究背景M.弗莱希曼(M artin Fleischmann)和S.庞斯(Stanley Pons),在1989年3月23日,在进行电解实验中意外发生了异常放热现象,他们宣称是低温下的核聚变反应,从而震惊了科学界。
实验步骤,将钯金属作为电解阴极,铂金属作为电解阳极。
进行重水D2O 的电解,在实验过程中意外发生了超热现象,而其产生的“热”就目前所存的理论无法解释。
其既不满足化学放热反应,而又不满足物理放热现象。
为此各国的实验室都进行了重复性的实验,一些实验室给出负的结果,一些实验室则给出正的结果。
由于此实验的重复性差,且没有相对的理论支持,如果用热核聚变的理论进行解释,其反应过程却没有中子的产生,显然这与常规理论相违背。
不少热核学者对冷核聚变持反对意见,认为其为伪科学。
但是随着近三十年的发展,实验结果重复性不断提升,其理论也不断完善。
1.2 冷核聚变在国外研究现状在2008年日本大阪大学的物理学教授对外宣称实现了冷聚变反应。
聚变产业的趋势聚变产业的趋势聚变是一种可以提供廉价、几乎无污染的清洁能源的理论和实验技术。
聚变反应是将两个轻核原子聚变成一个更重的原子的过程,释放出巨大能量。
这种反应是太阳和恒星中的主要能源来源,也被称为“太阳在地球上的复制”。
聚变产业的发展被认为是解决全球能源危机和减缓气候变化的重要方向之一。
本文将探讨聚变产业的趋势以及可能的影响。
一、聚变产业的背景聚变能源的追求已经持续数十年。
在20世纪50年代末至60年代初,聚变能源的研究引起了全球范围内的关注。
美国、苏联、欧洲和日本等国纷纷建立了聚变能源的研究计划。
然而,由于技术难题的复杂性和高昂的成本,使得聚变能源的实现一直停滞不前。
随着科技的不断进步和能源需求的增加,聚变产业再次成为研究和发展的热点。
目前,全球范围内有多个聚变项目正在进行,例如国际热核聚变实验堆(ITER)、聚变技术实验堆(DEMO)等。
二、聚变产业的发展现状1. 国际热核聚变实验堆(ITER)项目ITER项目是聚变产业中最具影响力的项目之一。
该项目由35个国家共同合作,旨在建设一个中等规模的可控核聚变装置。
ITER项目的目标是提供持续的聚变功率和长期的能量运营。
预计到2035年,ITER将达到反应热稳定状态,并证明聚变技术的商业可行性。
2. 聚变技术实验堆(DEMO)项目DEMO项目是ITER项目的下一步发展方向。
DEMO旨在建立一个商业化聚变反应堆,以提供大规模的电力,以满足日益增长的能源需求。
DEMO的建设将标志着聚变产业的商业化进程,可能在21世纪中叶实现商业化运营。
3. 私营公司的聚变项目除了国际合作的大型聚变项目外,一些私营公司也开始在聚变领域进行研究和开发。
例如,由磁约束聚变能源(MSE)公司领导的磁约束聚变技术和由特拉韦克斯公司领导的激光聚变技术。
这些私营公司通过创新和灵活性,可能在聚变产业中发挥重要的作用。
三、聚变产业的趋势1. 技术进步聚变产业正面临重要的技术挑战,例如长期稳定的聚变运行、高能量密度的反应、材料耐久性等。
冷核聚变技术的研究进展随着全球能源需求的增长,我们需要寻找一种能够满足世界范围内能源需求的可持续能源解决方案。
尽管许多研究机构和公司正在开发各种各样的技术,但聚变技术一直被认为是最有前途的能源来源之一。
在聚变中,轻元素被压缩和加热,在高温下形成重元素,并释放出大量能量。
然而,目前的聚变技术存在着许多问题。
最著名的聚变技术是热核聚变,即在非常高温度(数千万摄氏度)下聚变氢原子来产生能量。
问题在于热核聚变需要大量的能量来维持这种高温状态,这实际上使得热核聚变设施成为了一种能量消耗者,而不是能量提供者。
冷核聚变技术则被认为是解决这个问题的答案。
在这种聚变中,轻元素被压缩,但温度只升高到数百万度。
这大大减少了所需能量的数量,并使得聚变设施更容易构建和操作。
这种技术称为“冷核”,因为相对于热核聚变,它需要更少的能量而不是更冷的温度。
许多研究机构和公司正在开发各种冷核聚变技术。
其中最有前途的是惯性约束聚变技术(ICF)和磁约束聚变技术(MCF)。
惯性约束聚变技术是通过将小球形的聚变燃料(通常是氢同位素)置于一种强大的激光或粒子束中来实现的。
激光或粒子束的能量将使得燃料加速,形成高密度的团簇,这些团簇被称为“靶”。
当靶受到足够高的能量和压力时,它会开始聚变。
这种技术需要高精度激光、稳定性和精确控制的仪器,而且这些仪器非常昂贵。
然而,惯性约束聚变技术已经进入了实验阶段,并且在一些实验中已经取得了成功。
磁约束聚变技术是另一种冷核聚变技术。
在这种技术中,氢同位素被加热到数百万度,并被置于强大的磁场中。
这个磁场将使得聚变燃料被压缩在一个小的区域内。
这种技术需要复杂的磁场构建,而且由于磁场的不稳定性,难以控制和操作。
尽管如此,磁约束聚变技术已经在全球范围内得到了广泛的研究和发展,各种新型的磁约束聚变实验设施已经相继建成并运行。
虽然这些冷核聚变技术仍然面临许多技术挑战,但是科学家和工程师们正在不懈努力,以期在未来几十年内将这种技术推向商业化。
冷聚变
冷聚变,是指理论上在接近常温常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。
核聚变反应中,多个氢原子核被强行聚合形成一个重原子核,并伴随能量释放。
冷聚变是在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’,这种设想将极大的降低反应要求,可以使用更普通而且简单的设备,同时也使聚核反应更安全。
冷聚变又名冷核融合,是所用更正式名称——“低能量核反应”(low energy nuclear reactions, LENR)——的通俗名称,隶属于凝态物质核科学(condensed matter nuclear science,CMNS)的范畴。
“冷聚变”,国际上也称其为“凝聚态中的核科学”。
有学者认为,冷聚变现象是一种新的物理过程,对于轻水和氢气的过程没有核反应,只有重水和氘气有核反应,但是主要能量也不是由核反应产生的。
氘氘聚变比x射线的发射要低几个数量级。
所以叫冷核聚变是不完全科学的,建议叫电子——离子束缚态及其引发核过程。
这个物理过程在自然界中大量存在,例如太阳耀斑放能。
所谓黑洞、中子星、超新星、伽马爆、远伽马重复爆等天体现象也是这个物理过程,它也会对地球物理的能源机制给出新的解释,它对清洁能源有潜在影响。
冷核聚变发展历程及相关理论讨论冷核聚变的概念最早可以追溯到20世纪80年代初,当时学者们意识到在特定条件下,可以通过在固体材料中引入氘氚等原子核实现核聚变反应。
这种新颖的想法引起了科学界的广泛关注,许多研究机构开始尝试在实验室中展开相关研究。
随着实验技术的不断进步,冷核聚变技术逐渐走向成熟。
冷核聚变的发展历程可以分为几个阶段。
最初的阶段是在实验室中进行基础研究,探索冷核聚变反应的物理机制。
随着对材料科学和核物理的深入理解,研究者们逐渐意识到如何设计合适的材料结构以促进核聚变反应的发生。
在此基础上,他们开始着手设计实际的冷核聚变反应堆,并进行实际的实验验证。
目前,冷核聚变技术已经取得了一些重要的进展。
一些研究机构成功地实现了在实验室中的冷核聚变反应,并且获得了一定的能量输出。
然而,冷核聚变技术还存在许多挑战,例如如何提高反应的效率、降低设备成本等问题。
因此,有必要进一步深入研究冷核聚变技术的相关理论,以解决这些挑战。
冷核聚变技术的实现基于一些重要的理论基础。
首先是量子力学的理论,量子力学描述了微观粒子在原子核内的运动规律,为理解核聚变反应的物理机制提供了重要的参考。
其次是凝聚态物理学的理论,凝聚态物理学研究物质的宏观性质,为设计合适的材料结构提供了重要的理论支持。
此外,核物理学的理论也对冷核聚变技术的发展起到了关键作用,核物理学研究原子核的结构和性质,为探索核聚变反应提供了重要的理论基础。
除了这些基础理论外,还有一些新兴的理论对冷核聚变技术的发展具有重要意义。
例如,表面等离子体理论认为在材料表面引入等离子体可以促进核聚变反应的发生,这为设计更高效的冷核聚变设备提供了新的思路。
另外,有些理论认为通过控制材料表面的几何形态、改变金属晶格结构等方式可以提高核聚变反应的效率,这也为冷核聚变技术的发展带来了新的希望。
综上所述,冷核聚变技术的发展历程及相关理论探讨对于推动清洁能源技术的发展具有重要意义。
通过深入研究冷核聚变技术的基础理论和新兴理论,可以不断提高冷核聚变技术的效率和稳定性,为未来清洁能源的实现做出贡献。
冷聚变Cold Fusion这个词首先是由马丁. 弗莱希曼和斯坦利. 庞斯于1989年在美国犹他州大学提出的,后来经过二十几年的发展,冷聚变逐渐被行业人士称为低能量核反应LENR (Low Engery Nuclear Reation)。
纵观世界范围内,有三个国家在冷聚变领域取得了比较卓越的成就,他们分别是美国,意大利和日本。
美国是冷聚变的发源地,尽管1989年后,冷聚变经历了很长一段低潮期,但是美国社会对于非共识的研究领域还是相当宽容的,在这其间,不但有国家层面的单位,如NASA,DARPA,MIT,密苏里等大学等顶级科研机构的参与,也有广泛的民间参与,比如说:黑光能源公司,布里渊能源公司等等。
这些官方机构和民间组织为冷聚变的发展起到了推波助澜的作用,这使得美国政府后来重新审视对待冷聚变的态度。
日本不管是从民间还是政府对冷聚变的态度从来都是积极的,这对于务实的日本来说实属不易,日本在冷聚变领域投入了大量的资金,比较著名的是丰田汽车公司资助弗莱德曼在法国的冷聚变项目。
有资料显示,日本在冷聚变领域的投入超过30亿美元,今年的MIT 冷聚变会议,日本公司终于发力给我们带来的惊喜。
除了国际上的冷聚变会议外,日本本国内也有自己的冷聚变研讨会,截止2013年,日本已经举办了十四届冷聚变会议。
日本将来会是世界冷聚变领域的一匹黑马。
意大利是镍氢冷聚变的发源地,自1989年冷聚变公布后,意大利博洛尼亚大学科学家Sergio Focardi教授和弗朗切斯科Piantelli教授便开始冷聚变镍氢反应器的研究,其中Piantelli教授为镍氢系统申请了欧洲专利。
当时在美国从事环保产业的安德烈罗西发现冷聚变诱人的前景后,毅然回国和Focardi教授一起从事冷聚变的研究。
他们终于在几年的艰苦研发后,获得了阶段性的成功。
后来一家希腊公司购买罗西的技术并在此基础上进行了改进,这便有了现在位于加拿大温哥华的Defkalion绿色能源公司。
意大利科学家开发的镍氢反应系统,因其使用廉价的金属镍而比钯氢系统更具有发展潜力。
再让我们看看国内冷聚变的现状,国内冷聚变最初应该追溯到80年代王洪成的水变油事件,水变油后来被许驭解释为为氧核裂变,完成了华丽的转变。
水变油在当时引起了巨大轰动并惊动了中央高层,有多位国家领导人亲自观看并指导了水变油技术的推广。
作为司机出身的王洪成是如何获取水变油技术的,笔者估计王洪成是受到了国外水变油技术的影响,并进行了包装炒作。
在80年代初,美国人Stanley Meyer已经在搞水变油技术了,这个比王洪成要早几年。
笔者查阅了网上关于王洪成水变油的信息,除了夸张的宣传,实在看不出有什么真实的东西在里面。
国内真正的冷聚变研究也是在1989年冷聚变宣布后开始的,那个时候,从事冷聚变研究的单位很多,基本上都是是在重复弗莱德曼和庞斯的实验,有很多成果都发表在了专业期刊上,大家有兴趣可以查阅。
有些实验产生了多余的热量并检测到了中子和放射性物质。
后来随着国际上反对冷聚变的声音越来越大,冷聚变被一些怀疑的科学家当做伪科学,骗局。
中国也放弃了对冷聚变研究的进一步支持,研究人员也慢慢失去了热情,这使得冷聚变的研究在国内的研究陷入了停滞。
在国内要求短期出成果的科研大环境下,冷聚变的实验研究已经变的不再可能,偶尔会有一些人以冷聚变这个论题发一些理论上的文章,这些文章并没有
引起人们的足够重视。
清华大学物理工程系的李兴中老师和四川大学芶清泉老师在在这个领域默默的坚持,他们发表了一系列的文章。
芶清泉老师于2011年去世,他给我们留下了宝贵的遗产。
中国科学院院士田中群90年代曾经在MIT从事研究冷聚变,他也是冷聚变的积极推动者。
笔者根据李兴中老师在2013年18届冷聚变国际会议纪实上的一段话:两年前,国家自然科学基金委员会领导,审时度势,进一步设立了“非共识研究”的第一个重大项目,为我国转向高温高压镍氢反应器的研究争取了时间。
田中兴院士在2011国家自然科学基金委员会化学科学部第五届专家咨询委员会成立大会暨五届一次会议提议在非共识的条件下发展冷聚变项目。
这个为李老师所提到的非共识研究重大专项的确立进行了佐证。
至此,在经历了二十几年的沉寂后,我国才正式开始在国家层面上公开支持冷聚变的研究。
国内民间几乎没有冷聚变的研究项目,这是国人急功近利思想和不成熟的科学素养造就的。
近几年国内民间Keshe研究比较火热,这些研究都是基于Keshe现成实验记录,没有一丝原创在里面,且不说Keshe的成果是否得到国际上的认可,单单是集资建造巨型飞碟就让我们怀疑其科学成分的多少。
冷聚变的研究与发展离不开研究机构和工业界的支持,国内冷聚变研究项目已经启动,罗西的美国合作伙伴切诺基基金旗下的美国热力公司已经开始在国内推销冷聚变概念,根据保定政府官网的新闻,切诺基基金CEO已经就镍氢反应器的国内化生产和相关部门交换了意见。
这使得E-CAT在国内的大规模生产成为可能。
未来国内冷聚变产业的发展可能会和其他产业一样,必然是以市场换技术的过程。
希望我们国家奋起直追,在冷聚变的研究和工业化进程上不至被国外同行拉得太远。