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[问答] 韩国核聚变技术号称达到世界最高水平。怎么做到的？

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王姐姐她姐姐 发表于 2020-12-13 19:57:38 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
韩国核聚变技术号称达到世界最高水平。怎么做到的？


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标签：韩国到世界高水平核聚变水平
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沙发
翼月茗 发表于 2020-12-13 19:58:31 | 只看该作者
 
所以
嫦娥五号发射，公知们就挖出了隼鸟二号；
九章成功，然后抬出了谷歌悬铃木；
环流器二号开机，又翻出了韩国的核聚变。
那明年天问一号到火星，就该轮到印度的火星探测器上热搜了吧？
看来民主党的经费是确确实实到账了。
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板凳
呱唧啦噗嗤 发表于 2020-12-13 19:59:23 | 只看该作者
 
你说的是韩国“人造太阳”达到1亿摄氏度超高温运行那个？
韩国宣布的人造太阳达到1亿度高温，我查询了一下新闻。
韩人造太阳首次达到1亿度引领全球核聚变技术发展

韩国核聚变研究取得新突破,技术水平成世界最高_手机网易网又查询了几个新闻网站，说法普遍都是这两个，反正就没一个统一的，好吧，我也不去深究这新闻真假吧。
如何评价中国「人造太阳」东方超环 EAST 首次实现 1 亿度运行？

2亿摄氏度！中国“人造太阳”在2020年点亮，能源问题将永久解决好吧，认真说，人造太阳这玩意也不是什么新鲜事，我们就再从这玩意到底是个啥东东从头说起。
第1张图片 我们现在搞出来的人造太阳就是受控热核聚变实验装置，我国的是EAST。那核聚变到底什么？
核聚变，英文叫nuclear fusion。核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能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），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，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。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。核聚变是跟核裂变相反的核反应形式。
第2张图片 简单说，核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素，氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。
第3张图片 热核反应是氢弹爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但尚无法加以利用，这就是不可控核聚变。如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，即可实现受控热核反应。
受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。
核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境。
氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆，绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核（核裂变）电站的事故，它是安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。
第4张图片 为什么说核聚变这玩意其实并不是新鲜，其实说起核聚变，就要从上世纪20年代说起。
英国物理学家弗朗西斯·阿斯顿，发明了一种称作“摄谱仪”的仪器，这种仪器可以称量原子的重量，并借助这玩意在22年拿到了诺贝尔化学奖。
第5张图片 有了这个新玩具，这个老头开始称量各种原子的重量。然而有一天，他发现一个四个氢原子的重量，比一个氦原子的重量，要重上那么一丁点（大概重0.7%），在这之前，人们一直认为四个氢原子的重量应该恰好等于一个氦原子的重量。
但这货却并没有继续在这问题上死磕，反而直接公布了出去，想让别人解释解释，这个物理学上的重要现象，就这样被丢了出去。几乎在同一时期，卢瑟福也提出，能量足够大的轻核碰撞后，可能发生聚变反应。
第6张图片 之后没多久，罗伯特.阿特森和弗里茨·豪特曼斯，就开始捣鼓这个事情，最后他们用理论证明了一个事实，氢原子聚变为氦的可能性，并认为太阳上进行的就是这种轻核聚变反应。
第7张图片 之后在1932年，土澳的马克·奥利芬特用氘轰击氘，生成一种具有放射性的新同位素氚，实现了第一个D-D核聚变反应。而他的导师就是刚才说过的，被誉为原子核物理学之父的欧内斯特·卢瑟福。
第8张图片 1942年，朱利安施温格（又是一个诺奖大拿）和金（这人我也不知道是谁，有知道的告诉我一声）首次实验了D-T反应。
第9张图片 1957年英国科学家劳森用试验证明，核聚变的发生需要三个条件，氢原子的密度、温度和维持时间，只要三者乘积等到一个常数，就能产生核聚变。简单理解，就是人类虽然不能让氢原子核达到太阳中心的密度，但是若制造出比太阳中心还高的温度，并维持更长的时间，一样可以实现核聚变，这个就是劳森判据。
理论大致说了，那从发现核聚变到现在，这么多年时间，有什么成果？
在1939年，汉斯贝特（也是诺奖牛人，这群玩核物理的牛人真多）把一个氘原子核用加速器加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，两个原子核发生了融合，形成一个新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子伏的能量。
第10张图片 而我们熟悉的氢弹其实也是核聚变的产物，不过是不可控核聚变。其实核聚变反应堆的原理也很好理解，第一步，作为反应体的混合气必须被加热到等离子态——也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，原子核能自由运动，这时才可能使得原子核发生直接接触，这个时候，需要大约10万摄氏度的温度。第二步，为了克服库仑力，也就是同样带正电荷的原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，得到这个速度，最简单的方法就是——继续加温，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，要使原子核达到这种运行状态，需要上亿摄氏度的温度。氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，产生了新的氦核和新的中子，释放出巨大的能量。经过一段时间，反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除，新的氚和氘的混合气被输入到反应体，核聚变就能持续下去，产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，大部分可以输出，作为能源来使用。
但问题又来了，这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢？迄今为止，人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构，更不要说上亿摄氏度了。
第11张图片 这个问题又怎么会难道聪明的人类科学家，早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了，一种是惯性约束，另一种是磁性约束。
先来说说惯性约束吧，就是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束。当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。
第12张图片 我国的神光Ⅱ装置和美国的国家点火装置，就是使用的惯性约束，也叫激光核聚变。激光惯性约束核聚变理论和研究的创始人、奠基人之一就是我国两弹一星元勋王淦昌。
第13张图片 而磁约束，简单说就是由于原子核是带正电的，那么我的磁场只要足够强大，你就跑不出去，我建立一个环形的磁场，那么你就只能沿着磁力线的方向，沿着螺旋形运动，跑不出我的范围，而在环形磁场之外的一点距离，我可以建立一个大型的换热装置（此时反应体的能量只能以热辐射的方式传到换热体），然后再使用人类已经很熟悉的方法，把热能转换成电能就是了。这个理论是由苏联科学家塔姆和萨哈罗夫（苏联氢弹之父，大名鼎鼎的沙皇核弹也是基于他的设计制造的，他还获得了诺贝尔和平奖）提出的。
磁约束的装置有很多种，反向场箍缩，串级磁镜，球形环等等。而其最主要形式为托卡马克装置与仿星器装置。
环流器（即tokamak，音译为托卡马克）。它的名字来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnet）、线圈（kotushka）。是性能最好的一种磁约束装置。这个装置就是萨哈罗夫伊戈尔·塔姆共同提出的，直至现在仍是大部分同类研究的基础，这也是暂时认为最有可能实现可控热核聚变的方法。棒子的人造太阳KSTAR也是基于这个原理的托卡马克装置。
第14张图片 在1954年，在苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。
第15张图片 当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西，搞了十几年，也没有得到能量输出，直到1970年，前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出，不过要用当时最高级设备才能测出来，Q值大约是10亿分之一。
这里又蹦出来一个新名词，Q值，这是什么东西？能量增益因子，要想托卡马克装置能够投入实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行。
从苏联第一次得到能量输出后，各国开始纷纷建立自己的大型托卡马克装置。欧洲建设了联合环-JET，苏联建设了T20（后来缩水成了T15，线圈小了，但是上了超导），日本的JT-60和美国的TFTR。
第16张图片 1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚变反应持续了2秒钟，获得了0.17万千瓦输出功率，Q值达0.12。
1993年，美国在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万千瓦，Q值达到了0.28。
1997年9月，联合欧洲环创1.29万千瓦的世界纪录，Q值达0.60，持续了2秒。仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦， Q值达到0.65。
三个月后，日本的JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘－氚反应，Q值可以达到1。后来，Q值又超过了1.25。
这时候估计又有人问，怎么没有我们中国？放心，这样的时怎么会没了我国了。在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号（HL-1）和CT-6，后来又建设了HT-6,HT-6B，以及改建了HL1M，新建了环流2号。而这几个都是普通的托卡马克装置，后来俄罗斯赠送的HT-7则是中国第一个“超托卡马克”装置。
第17张图片 怎么又跑出来个超托卡马克装置了？这又是啥？
托卡马克装置的核心就是磁场，要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，不能产生足够的磁场。只要把线圈做成超导体，理论上就可以解决大电流和损耗的问题，于是，使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了，这就是超托卡马克。
目前为止，世界上有5个国家有各自的大型超托卡马克装置，法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U，韩国的KSTAR和中国的EAST。除了EAST和KSTAR以外，其他三个大概都只能叫“准超托卡马克”，它们的水平线圈是超导的，垂直线圈则是常规的，因此还是会受到电阻的困扰。此外他们三个的线圈截面都是圆形的（韩国那个不是很清楚，只知道是用了新型超导材料Nb3Sn），而为了增加反应体的容积，EAST则第一次尝试做成了非圆型截面。此外，在建的还有德国的螺旋石-7，规模比EAST大，但是技术水平差不多。
2005年正式确定的国际合作项目ITER，也就是国际热核实验反应堆的缩写，这个项目从1985年开始，由苏联、美国、日本和欧共同提出，目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。最初方案是2010年建成一个实验堆，实现1500兆瓦功率输出，造价100亿美元。随后因为种种原因，一直到了2000年也没有结果，其间美国还中途退出。
直到2003年，能源危机加剧，各国又重视起来，首先是中国宣布加入了ITER计划，欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴，随后美国宣布重返计划。紧接着，韩国和印度也宣布加入。
第18张图片 ITER的研究远非一个托卡马克装置，它还有很多难题需要攻克。
第19张图片 日本的外围设备研究点火领域就很先进，不用高压变压器，直接使用高频电流制造核聚变点火的高温等离子体电流，就已经在日本试验成功了，大功率激光点火也接近完善。
如何评价国际热核聚变实验堆（ITER）启动组装？这个各国承担的ITER任务我就不说了，直接上传送门吧，有兴趣的自己去看。
那除了这两种约束方法外，还有没有其他办法了？
在90年代也出现了一波冷核聚变的研究，现在基本被定性为骗经费的非主流科研方向。到底如何就不知道，虽然被大部分科学家否定，但也有不少科学家一直在探索这方面的可能性。
第20张图片

最后放一张全球各国核聚变实验装置的名单吧
第21张图片
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地板
朝朝晨曦蓝月亮 发表于 2020-12-13 20:00:18 | 只看该作者
 
韩国聚变能源研究所11月23日在大田总部举行新闻发布会，宣布成功将韩国超导核聚变研究装置KSTAR的超高温等离子体在1亿摄氏度的温度下保持20秒。KSTAR研究中心负责人表示，自2008年装置开始运行以来，平均每年进行2000至3000次试验。经过10年25860次实验取得了这一成果，韩国的核聚变技术由此上升到世界最高水平。
粗略一算每天7次，哪里来的钱 ？
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5#
@Xizi_cpn1YHas 发表于 2020-12-13 20:01:17 | 只看该作者
 
越追韩星，对韩国越来越了解，越熟悉，对韩国这个社会也慢慢一点一点熟知了。
要是真的做到了，应该像朝鲜半岛上的另一个国家朝鲜一样，有核武器，美国人也不敢惹。而不是像现在一样，一切都学美国。
韩国国内年轻人都非常崇尚自己的美国，自己的大腿。
说句特别不太好听的话，大家别举报我。
人就是贱。
而且不分国籍，种族。
别人的驻军，军队都驻扎在你们的国土上，你们的领地上，而且为非作歹，以前烧杀抢掠，韩国政府都不敢管。现在美国的军人惹了你们韩国人，你们只能像耗子一样，躲掉，忍气吞声。
都这样了，你们连大气都不敢喘。反而非常崇尚美国，崇尚人家的文化，所有都模仿，好的坏的全部照搬。舔狗也没有这样舔的，一小部分人就罢了，整个社会，整个年轻人都这样，这个国家还有什么救。
很多韩国人瞧不起我们中国人，我有时候都想不通为什么瞧不起我们。
我们至少有骨气，穷，但我们不摇尾巴，建国以后还是靠我们自己自力更生，动手创造财富，现代化的高楼大厦，铁路都是我们修了几十年修出来的。
而不是抱大腿，或者不是在金融危机来临时，寻求帮助，把整个国家给卖了。
又或者，困难时期，谈判，选择接受了日本的经济援助，前提是慰安妇事件，永不再提。既然约定，作为经济发展的条件不提，过了几十年又开始重提旧事，那就一开始不要接受人家的帮助，吃饱穿暖了，又背信弃约，现在讨慰安妇的说法。
唐山大地震的时候，中国刚经历完十年浩劫，一穷二白，又发生了大地震，日本出于人道主义精神，送来了救灾物资，我们都拒绝接受，尽管这个做法可能在外人看来比较蠢比较傻。
而且，韩国上到政府，下到百姓，处于一种癫狂的状态，疯狂迷恋美国。对西方文化中毒太深，喝冰水，喝咖啡，其实亚洲人体质和欧洲人体质完全不一样。
韩国有个综艺人挺清醒的，他说的挺对，就像韩国这种小国家，势必要寻求大国的保护。
问题找谁，就显得比较聪明了，而不是变成一个弱智。
世界目前就两个大国，第一的美国，第二的中国，选择谁，可不要站错了队伍。
虽然历史上韩国一直是我们的附属国，但这属于封建社会了，早过去了，大清都亡了一百年了，完全可以放下了。
我只知道，如果投靠我们中国，咱们国家军队的军人至少不会像流氓一样，跑到韩国去强jian。或者像混混一样，疫情期间，自己手里钱不宽裕了就向你收取保护费，也不会强行布置萨德系统，你的一举一动完全被监视着，感觉在裸奔一样。
上到国家总统，下到老百姓，什么话都不敢说。国际上反对萨德部署的话还是咱们国家主张的。
当然了，韩国肯定也有善良的人，也有安安静静活着的人，也有对中国人非常友好的人。
我追的韩星也对中国非常好，虽然属于半隐退的状态，但对中国粉丝非常有心。
我实在想不通，某些明星公然侮辱中国，侮辱咱们，还给韩国军队送物资，你第一反应不应该是脱粉+还钱嘛，有什么需要辩解的，有什么可洗的，应该让韩国明星还你钱，你花了那么多真金白银呢。还有，不要老是跪舔，在中国活动了这么长时间，会的中文不超过五句，在中国钱也太好挣了吧。
韩国明星去日本发展，都会学习日语，日语最基本的听说不成问题，有的韩国明星日语说的非常流利，不要说日语简单，日语学到后面，弯弯绕特别多，非常难。
日本的市场又有多大，中国的市场体量又有多大，人口又是多少，粉丝数目庞大，钱也哗哗的。
但来到中国，待了那么久，一句完整的中国话都不会说。是压根就不想学，为什么不想学，懒吗？恐怕不是，还是骨子里看不起我们，瞧不起我们，但还要忍着，哄中国粉丝开心，就是为了赚钱。
作为对比，很多日本明星，就算没有在中国活动，但对中国粉丝态度也截然不同，中文都在学习。在中国社交软件上发文，都会写中文。
韩国这边完全是有活动了宣传一下，有什么花钱链接了赶紧发给粉丝，这种事是忘了谁都不可能忘了中国粉丝。
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6#
小阳狂顶德华 发表于 2020-12-13 20:01:32 | 只看该作者
 
一天运行7次，这水平美帝见了直呼爸爸。
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7#
卓尼横梁 发表于 2020-12-13 20:02:21 | 只看该作者
 
世界最高水平，其他国家自称的，应该了解研究下，鼓掌一下。
放在韩国和印度，基本是笑话，甚至是灾难。
就说一个事：
韩国人曾经在阿联酋核电站项目上中标，打败法国人。
标书里自己也吹得世界最高水平了。
然后项目干到后期，阿联酋急着求着请法国人来接手。
原因是韩国人决定上游材料供应商的时候，不是看质量和价格的，是大家喝花酒扔骰子决定的。
很多重要防护材料和工程材料不合格。然后伪造合格证件。
韩国国务调整室室长金东兖在新闻发布会上说，政府调查了目前仍在运行中的20台核电机组的相关安全认证文件，发现2.2万份文件中有277份属伪造。建设中的5台核电机组及停运的3座核电机组相关文件中，有2010份为伪造。
太吓人了。
核电站都敢这么搞。
论作死的胆子，绝对货真价实的世界最高水平。
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8#
丶人生就是悲剧 发表于 2020-12-13 20:02:42 | 只看该作者
 
首先，韩国在可控核聚变上的研究还是很强的，下图是韩国KSTAR与中国EAST两个装置的主要参数。
第43张图片 可控核聚变的评价有很多方面，如温度、密度、约束时间、脉冲长度、增益因子，比压，自居电流等等。单温度和脉冲长度：
16年，EAST上实现了60s长脉冲H模放电，芯部电子温度3500万度左右[1]
18年，KSTAR实现了72s长脉冲H模放电，芯部电子温度在3000万度左右[2]
19年，EAST实现了100s长脉冲H模放电，芯部电子温度4000万度[3]
KSTAR这次是：芯部离子温度超过一亿度，持续20s
具体到其他参数就不比较了，有兴趣的可以去下面链接里看看。
至于单独参数的记录，那是另一个问题了。
——————————————————————————
找了一些新闻，只提到了芯部离子温度，密度和能量约束时间都没提。


[1] ShieldSquare Captcha
[2] Progress of the KSTAR Research Program Exploring the Advanced High Performance and Steady-State Plasma Operations
[3] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ab1c7b/meta
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9#
蓝染_______ 发表于 2020-12-13 20:03:22 | 只看该作者
 
这让人想起来2005年韩国“克隆之父”科学家黄禹锡造假案，还有2020年11月19日上午，韩国陆军在京畿道杨平郡进行训练时，一枚韩国国产的“晛弓”单兵反坦克导弹偏离目标1.5公里后，落在农田发生了剧烈爆炸。这一幕恰好被前来出席韩国防卫产业展的各国外宾看到了，韩国《中央日报》由衷的发出感叹称，这真是在国际上丢人。以上种种，不用多说了吧？
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10#
佳事 发表于 2020-12-13 20:04:06 | 只看该作者
 
我号称我是世界上最帅的人




怎么做到的？我不要脸呗
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