中国可控核聚变多久商用

A. 核聚变什么时候能进行商业运转

核聚变实现有几个难点：（只针对托卡马克磁约束）第一，等离子体的性质研究非常不透彻。核聚变是让原子核碰撞发生反应，所以首先需要将原子电离，即将原子核外的电子剥离；而一旦一团原子中的部分电离，但整体又是电中性，我们就称呼这团东西是等离子体。等离子体是非常复杂的东西，既有流体的特点，又和电磁场互相作用。在高温高密度（聚变要求）下等离子体的特性更加不可控，各种不稳定性、反常输运、高能粒子等等远远超出目前人们的认知，所以无法稳定约束等离子体，也就无法实现聚变。对等离子体性质的研究持续了五六十年，进展只能说不多。解决办法：虽然不了解等离子体的特性，但是不同装置的结果都反映出等离子体的密度温度约束时间的乘积满足一定的定标率，即装置越大参数越高这个乘积越大；而劳逊判据告诉我们只要这个乘积达到某个阈值就可以达到聚变点火条件。所以把装置造大、把参数提高，在满足劳逊判据条件下，哪怕没弄明白等离子体性质，但还是可以实现聚变（也就是知其然不知其所以然，先用着，为什么以后再说）。ITER就是这个思想的产物。在ITER上将实现真正的自持的氘氚反应，为以后真正的聚变发电打下最为坚实的一步（然并卵，本来应该这两年放电的，因为太贵被大大延后，现在说要2025年才能有等离子体了，摊手）第二，材料问题。在真正的等离子体放电时会有大量高能中子逃逸（因为中子不带电，无法被磁场约束），中子轰击真空室壁会对真空室壁造成破坏，所以对真空室壁的材料有很高的要求。解决办法：屏蔽包层（后面说）第三，氚自持。反应要求最低的聚变反应是氘氚反应，氘海水里有很多，但氚含量不多，所以需要找到可靠的氚自持的方法，也就是在聚变反应中可以有源源不断的氚自己生成。解决办法：锂屏蔽包层。包层就是真空室内面对等离子体的那一侧额外包裹的一层东西，主要目的是吸收上面说的高能中子；另一方面，吸收了以后最好利用起来，怎么利用呢，就是用锂做这个包层，锂吸收高能中子还能发生反应，生成氚，氚回到等离子体中继续发生聚变反应，这样一来不就完美啦。目前在研究的主要是这三方面的难题。其实真正说来，第二第三点还不是最紧要的难题，谁让现在还没有真正实现聚变放电呢~其实第一点对等离子体性质的研究是聚变方向最关心的物理问题；而后面的屏蔽包层的是工程问题。至于其他方面，比如加热方式、比如将热能引出等问题，其实也都非常困难，不过在现阶段在上面说的三个大问题面前这些都只是小问题。

B. 可控核聚变还需多少年

可控核聚变不可知。

可控核聚变主要的问题是找不到能够盛放核聚变的耐高温物体 ，聚变温度太高，现有的任何材料都不能，承受如此高温。

简介

核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。

裂变能是重金属元素的原子通过裂变而释放的巨大能量，已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。

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。

C. 可控核聚变什么时候能够实现核聚变火箭什么时候能造出来

目前可以在一定程度上实现，但持续时间非常短（<1秒）

多国(包括中国)合作的ITER托卡马克可控聚变实验装置计划在2019年建成。如果顺利的话，预计在2027年实现更持久、稳定的可控聚变。

聚变火箭，也分不同原理。某种意义上说，40年前就已经可以造，原理也不是很复杂——先用传统的化学发动机把火箭送入近地轨道，然后在火箭的后面触发核爆，把核爆产生的冲击波和/或光能转化为火箭加速的动力。(下图为1967年美国做的相关装置的实验)

美国已经设计出一种小型核动力火箭发动机，称为微型核反应堆发动机，大约还要6～7年可制造出来。美国宇航局表示，它在月球探测技术方面想做的主要是加速包括核能推进在内的新推进技术的研发工作。在美国宇航局2003财年预算草案中，有4650万美元用于核推进研究；有7900万美元用于航天器核反应堆研制。自2012年起，经过1万小时运转后，中国成功在“实践9号”科学卫星上完成XIPS-20氙离子推进器的测试工作。该推进器直径只有200毫米，重140千克。

D. 用于发电的可控核聚变，大概还需要多久能够实现现在的投入是否值得

要实现可控核聚变的实用化，至少做到类似于现在核电站的样子，估计的时间还得有至少几百年。其实目前我们对可控核聚变才只是刚刚的摸到了门，而对于如何开门这件事还是一无所知。所以对于形成产业也就遥遥无期了

E. 中国研究可控热核反应(核聚变)应用了吗

中国在这方面的技术还是不错的！世界上第一台全超导核聚变托卡马克装置的最后一个外包组件外真空杜瓦日前运抵合肥并通过专家验收，这意味着历时四年的中国新一代“人造太阳”实验装置——EAST建设已进入总装冲刺阶段，明年将如期完工。

石油、煤等资源的广泛使用会对环境造成巨大污染，而大规模利用水能又有可能存在生态隐患，人们对在未来模拟太阳，利用热核聚变为人类提供无限的清洁能源寄予了极大的期望。专家指出，现有地球海水中富含的氘如果全部用作热核聚变的燃料，能释放出足够人类使用百亿年的能量，并且其反应生成物是无放射性污染的氦。因此如果能在地球上实现对核聚变的控制，让核聚变能源持续有效的为我们所使用，就相当于人类有了第二个太阳一般。于是科学家形象地将这种能持续稳定输出聚变能的装置比喻为“人造太阳”。

热核聚变需要在上亿度的高温下才能产生，但目前在地球上只有在原子弹爆炸时才能产生这样的高温。科学家们发明了一种被称为“托卡马克”的“人造太阳”实验装置，期望利用巨大的环行超导磁场对等离子体进行加热、约束，在不产生巨大破坏的状况下创造热核聚变产生的物理条件。

为了探索和平使用热核聚变能源的方式，中国从1990年开始兴建托卡马克实验装置。历时三年建成的中国第一台超导托卡马克装置——HT－7，使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有同类实验装置的国家。经过10年探索，HT－7已经能使实验中最高电子温度超过5000万度，并获得可复复的大于60秒的放电，每轮实验均由来自多个国家的数十位科学家共同参与，获得众多参数字于世界前列。

现已进入总装冲刺阶段的EAST，是中国从2000年开始建设的新一代可控核聚变研究装置，作为国家“九五”期间立项的六大科学工程之一，其总投资额近两亿元，明年建成后将是世界上第一台非圆截面和全超导托卡马克。作为HT－7的升级装置，EAST的规模、性能都远超出它的前辈。由于采用了先进的非圆截面和全超导技术，新一代“人造太阳”实验装置建成后能使等离子稳定运行的时间达到16分钟以上，获得一亿度以上的高温，远远超出现有最先进的托卡马克装置，在未来核聚变反应堆的工程技术和物理基础研究方面将有重大意义。

据专家介绍，按照中国和国际在热核聚变方面的研究进展推测，“人造太阳”提供的能源有望在本世纪中叶投入商业化运营，届时困扰人类百年的能源难题将有望迎刃而解。

相关评论：

按已经探明的储量和消耗速度，煤和石油分别能开采210年及40年，我国煤炭可开采90年，石油的形势更严峻。核裂变所用的铀在陆地上储藏量并不丰富，较适于开采的只有100万吨，加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨。按目前的消耗量，只够开采几十年，并且会产生严重危害生态环境的强辐射废弃物。因此清洁的热核聚变成为科技攻关的前沿。

热核聚变是出现最早的一种产生能量的方式，并且能量惊人。遍布天空的恒星就是热核聚变的表现形式，而第一批恒星出现已经超过150亿年。人类研究热核聚变的和平利用的事件要晚于氢弹，只所以关注是来自于它产生的极大的能量以及取之不尽的前景，并且不产生任何污染废弃物。世界各国的尖端核试验室一直在为此努力。可控热核聚变能的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。

核聚变所使用氘和氚做原料，。海水中氘的含量为十万分之三，1升海水中含有0。03克氘，聚变时可释放出300升汽油燃烧的能量。海水中氘的聚变能量足以保证人类使用上百亿年。

1991年11月9日，出l4个欧洲国家合资，在欧洲联合环型核裂变装置上，成功地进行了首次氘-氚受控核聚变试验，反应时发出了1。8兆瓦电力的聚变能量。

2002年中国在可控热核聚变实验方面就取得突破，

托卡马克是一环形装置，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低，突破难度大。上世纪末，科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克装置，使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。

HT—7超导托卡马克装置包括超导装置、液氮液氦低温系统、电源系统、真空系统、计算机控制和数据采集处理系统、技术诊断系统、波加热和波驱动电流系统、水冷系统等。HT—7超导装置环体从内到外有内真空室、内氮屏、超导纵场、外氮屏、外真空室五层，环环相套。

内真空室为高温等离子体提供一个超净的空间；内外氮屏通以液氮，为超导纵场提供零下180℃—190℃的低温屏蔽；超导纵场通入液氦冷却到零下269℃，在超导状态下实现稳态运行。环体上开设46个窗口以满足装置运行和物理实验需要。为测量等离子体参数，建立了三十多种诊断系统。其研究目标，直接瞄准当前国际核聚变研究的重要前沿领域。

其中2mm电子回旋检测系统是物理实验中的最关键技术，。该系统采用了独特的结构和控制与处理手段，能够获得全空间多位置的等离子体电子温度的时空分布，极大地提高了等离子体诊断和实验水平，为研究HT—7先进运行模式和高参数实验提供了重要的检测手段。

现在中科院等离子体物理研究所建成的HT-7装置，是中国第一可控热核聚变试验平台。在这个新领域我国只用三年半的时间，花了相当于正常情况下投资（约两亿元）的十分之一，就建成了这套装置。并成为世界上仅有的两套高参数稳态条件下开展等离子体物理研究的实验装置之一。

至此新装置的投入，提高了我国核聚变研究水平，使我们能在接近聚变—裂变混合堆芯的条件下进行等离子实验，为商用聚变堆的建造奠定可靠的科学基础。
近代重大科技进步不完全由该项科学技术的进步决定，外部条件，包括政治、军事和经济等起着举足轻重的作用，尤其在启始阶段，往往政治军事的考虑是支配因素。核武器是最典型的实例，它导致中国核工业体系的建立。氢弹试验成功后，科学家的注意力转向可控核聚变的研究，有军事性质而处于绝密状态。我
国的磁约束可控核聚变研究不同于国外，1958年在原子能和平应用背景下，在中国原子能研究院和中国科学院物理研究所同时启动。后在“全民大办原子能”口号下扩展到几个省。几经起落，几经调整，有些单位退出，有些单位加入，至七十年代逐渐形成目前的规模。其中科学技术的固有发展规律起重要作用，但外部条件变化的影响不容忽视。考虑中国国情，充分估计今后数十年外部条件的可能变化，当前对磁约束可控核聚变这种国际重大科技发展要密切注意动向，不能与外国比装置规模，牢记创新是民族的灵魂，以中国特色在国际上取得地位。
可以参考：http://bbs.qq.com/cgi-bin/bbs/show/content?groupid=112:11012&messageid=10065

F. 可以用于发电的可控核聚变大概多少年能实现目前投入大量资金是否值得

可以用于发电的可控核聚变大概多少年能实现？目前投入大量资金是否值得？

提起“人造太阳”，我们都会想到可控核聚变，想到托卡马克装置，这种热核聚变反应堆被认为是解决人类未来电能等能量需求的绝佳方式，因为它可控热核聚变可以稳定的产生极高的能量，而且清洁无污染，是最理想的电能等能量的来源渠道。

中国环流器二号M装置由中国核工业集团西南物理研究院自主设计和建造，并联合国内多家研制单位，在装置结构设计、特殊材料研制、关键部件研发和总装集成等方面取得了多项突破，为后续我国在这方面的发展培养了技术、制造和经验基础。

G. 大家说说，核聚变发电商用化，实用化，还要多长时间

关于这个问题，国外有个口头禅：“商业核聚变，永远的50年。”
美国普林斯顿大学等离子体研究中心科学家保守预计是实现可控聚变还要25年。
但是商用可能要比这个还要久。
所以至少30年以后。

H. 核聚变要达到多少秒才可商用

可控核聚变持续101秒。

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。

相关信息：

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。