中國可控核聚變多久商用

A. 核聚變什麼時候能進行商業運轉

核聚變實現有幾個難點：（只針對托卡馬克磁約束）第一，等離子體的性質研究非常不透徹。核聚變是讓原子核碰撞發生反應，所以首先需要將原子電離，即將原子核外的電子剝離；而一旦一團原子中的部分電離，但整體又是電中性，我們就稱呼這團東西是等離子體。等離子體是非常復雜的東西，既有流體的特點，又和電磁場互相作用。在高溫高密度（聚變要求）下等離子體的特性更加不可控，各種不穩定性、反常輸運、高能粒子等等遠遠超出目前人們的認知，所以無法穩定約束等離子體，也就無法實現聚變。對等離子體性質的研究持續了五六十年，進展只能說不多。解決辦法：雖然不了解等離子體的特性，但是不同裝置的結果都反映出等離子體的密度溫度約束時間的乘積滿足一定的定標率，即裝置越大參數越高這個乘積越大；而勞遜判據告訴我們只要這個乘積達到某個閾值就可以達到聚變點火條件。所以把裝置造大、把參數提高，在滿足勞遜判據條件下，哪怕沒弄明白等離子體性質，但還是可以實現聚變（也就是知其然不知其所以然，先用著，為什麼以後再說）。ITER就是這個思想的產物。在ITER上將實現真正的自持的氘氚反應，為以後真正的聚變發電打下最為堅實的一步（然並卵，本來應該這兩年放電的，因為太貴被大大延後，現在說要2025年才能有等離子體了，攤手）第二，材料問題。在真正的等離子體放電時會有大量高能中子逃逸（因為中子不帶電，無法被磁場約束），中子轟擊真空室壁會對真空室壁造成破壞，所以對真空室壁的材料有很高的要求。解決辦法：屏蔽包層（後面說）第三，氚自持。反應要求最低的聚變反應是氘氚反應，氘海水裡有很多，但氚含量不多，所以需要找到可靠的氚自持的方法，也就是在聚變反應中可以有源源不斷的氚自己生成。解決辦法：鋰屏蔽包層。包層就是真空室內面對等離子體的那一側額外包裹的一層東西，主要目的是吸收上面說的高能中子；另一方面，吸收了以後最好利用起來，怎麼利用呢，就是用鋰做這個包層，鋰吸收高能中子還能發生反應，生成氚，氚回到等離子體中繼續發生聚變反應，這樣一來不就完美啦。目前在研究的主要是這三方面的難題。其實真正說來，第二第三點還不是最緊要的難題，誰讓現在還沒有真正實現聚變放電呢~其實第一點對等離子體性質的研究是聚變方向最關心的物理問題；而後面的屏蔽包層的是工程問題。至於其他方面，比如加熱方式、比如將熱能引出等問題，其實也都非常困難，不過在現階段在上面說的三個大問題面前這些都只是小問題。

B. 可控核聚變還需多少年

可控核聚變不可知。

可控核聚變主要的問題是找不到能夠盛放核聚變的耐高溫物體 ，聚變溫度太高，現有的任何材料都不能，承受如此高溫。

簡介

核能包括裂變能和聚變能兩種主要形式。

裂變能是重金屬元素的原子通過裂變而釋放的巨大能量，已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少，而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料，這些因素限制了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。

氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，如果全部用於聚變反應，釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且反應產物是無放射性污染的氦。

另外，由於核聚變需要極高溫度，一旦某一環節出現問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。也就是說，聚變堆是次臨界堆，絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核（核裂變）電站的事故，它是安全的。因此，聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。

C. 可控核聚變什麼時候能夠實現核聚變火箭什麼時候能造出來

目前可以在一定程度上實現，但持續時間非常短（<1秒）

多國(包括中國)合作的ITER托卡馬克可控聚變實驗裝置計劃在2019年建成。如果順利的話，預計在2027年實現更持久、穩定的可控聚變。

聚變火箭，也分不同原理。某種意義上說，40年前就已經可以造，原理也不是很復雜——先用傳統的化學發動機把火箭送入近地軌道，然後在火箭的後面觸發核爆，把核爆產生的沖擊波和/或光能轉化為火箭加速的動力。(下圖為1967年美國做的相關裝置的實驗)

美國已經設計出一種小型核動力火箭發動機，稱為微型核反應堆發動機，大約還要6～7年可製造出來。美國宇航局表示，它在月球探測技術方面想做的主要是加速包括核能推進在內的新推進技術的研發工作。在美國宇航局2003財年預算草案中，有4650萬美元用於核推進研究；有7900萬美元用於航天器核反應堆研製。自2012年起，經過1萬小時運轉後，中國成功在「實踐9號」科學衛星上完成XIPS-20氙離子推進器的測試工作。該推進器直徑只有200毫米，重140千克。

D. 用於發電的可控核聚變，大概還需要多久能夠實現現在的投入是否值得

要實現可控核聚變的實用化，至少做到類似於現在核電站的樣子，估計的時間還得有至少幾百年。其實目前我們對可控核聚變才只是剛剛的摸到了門，而對於如何開門這件事還是一無所知。所以對於形成產業也就遙遙無期了

E. 中國研究可控熱核反應(核聚變)應用了嗎

中國在這方面的技術還是不錯的！世界上第一台全超導核聚變托卡馬克裝置的最後一個外包組件外真空杜瓦日前運抵合肥並通過專家驗收，這意味著歷時四年的中國新一代「人造太陽」實驗裝置——EAST建設已進入總裝沖刺階段，明年將如期完工。

石油、煤等資源的廣泛使用會對環境造成巨大污染，而大規模利用水能又有可能存在生態隱患，人們對在未來模擬太陽，利用熱核聚變為人類提供無限的清潔能源寄予了極大的期望。專家指出，現有地球海水中富含的氘如果全部用作熱核聚變的燃料，能釋放出足夠人類使用百億年的能量，並且其反應生成物是無放射性污染的氦。因此如果能在地球上實現對核聚變的控制，讓核聚變能源持續有效的為我們所使用，就相當於人類有了第二個太陽一般。於是科學家形象地將這種能持續穩定輸出聚變能的裝置比喻為「人造太陽」。

熱核聚變需要在上億度的高溫下才能產生，但目前在地球上只有在原子彈爆炸時才能產生這樣的高溫。科學家們發明了一種被稱為「托卡馬克」的「人造太陽」實驗裝置，期望利用巨大的環行超導磁場對等離子體進行加熱、約束，在不產生巨大破壞的狀況下創造熱核聚變產生的物理條件。

為了探索和平使用熱核聚變能源的方式，中國從1990年開始興建托卡馬克實驗裝置。歷時三年建成的中國第一台超導托卡馬克裝置——HT－7，使中國成為繼俄、法、日之後第四個擁有同類實驗裝置的國家。經過10年探索，HT－7已經能使實驗中最高電子溫度超過5000萬度，並獲得可復復的大於60秒的放電，每輪實驗均由來自多個國家的數十位科學家共同參與，獲得眾多參數字於世界前列。

現已進入總裝沖刺階段的EAST，是中國從2000年開始建設的新一代可控核聚變研究裝置，作為國家「九五」期間立項的六大科學工程之一，其總投資額近兩億元，明年建成後將是世界上第一台非圓截面和全超導托卡馬克。作為HT－7的升級裝置，EAST的規模、性能都遠超出它的前輩。由於採用了先進的非圓截面和全超導技術，新一代「人造太陽」實驗裝置建成後能使等離子穩定運行的時間達到16分鍾以上，獲得一億度以上的高溫，遠遠超出現有最先進的托卡馬克裝置，在未來核聚變反應堆的工程技術和物理基礎研究方面將有重大意義。

據專家介紹，按照中國和國際在熱核聚變方面的研究進展推測，「人造太陽」提供的能源有望在本世紀中葉投入商業化運營，屆時困擾人類百年的能源難題將有望迎刃而解。

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按已經探明的儲量和消耗速度，煤和石油分別能開采210年及40年，我國煤炭可開采90年，石油的形勢更嚴峻。核裂變所用的鈾在陸地上儲藏量並不豐富，較適於開採的只有100萬噸，加上低品位鈾礦及其副產鈾化物，總量也不超過500萬噸。按目前的消耗量，只夠開采幾十年，並且會產生嚴重危害生態環境的強輻射廢棄物。因此清潔的熱核聚變成為科技攻關的前沿。

熱核聚變是出現最早的一種產生能量的方式，並且能量驚人。遍布天空的恆星就是熱核聚變的表現形式，而第一批恆星出現已經超過150億年。人類研究熱核聚變的和平利用的事件要晚於氫彈，只所以關注是來自於它產生的極大的能量以及取之不盡的前景，並且不產生任何污染廢棄物。世界各國的尖端核試驗室一直在為此努力。可控熱核聚變能的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的激光在極短的時間內輻照靶板來產生聚變。磁約束是利用強磁場可以很好地約束帶電粒子這個特性，構造一個特殊的磁容器，聚變材料加熱至數億攝氏度高溫，實現聚變反應。

核聚變所使用氘和氚做原料，。海水中氘的含量為十萬分之三，1升海水中含有0。03克氘，聚變時可釋放出300升汽油燃燒的能量。海水中氘的聚變能量足以保證人類使用上百億年。

1991年11月9日，出l4個歐洲國家合資，在歐洲聯合環型核裂變裝置上，成功地進行了首次氘-氚受控核聚變試驗，反應時發出了1。8兆瓦電力的聚變能量。

2002年中國在可控熱核聚變實驗方面就取得突破，

托卡馬克是一環形裝置，通過約束電磁波驅動，創造氘、氚實現聚變的環境和超高溫，並實現人類對聚變反應的控制。受控熱核聚變在常規托卡馬克裝置上已經實現。但常規托卡馬克裝置體積龐大、效率低，突破難度大。上世紀末，科學家們把新興的超導技術用於托卡馬克裝置，使基礎理論研究和系統運行參數得到很大提高。

HT—7超導托卡馬克裝置包括超導裝置、液氮液氦低溫系統、電源系統、真空系統、計算機控制和數據採集處理系統、技術診斷系統、波加熱和波驅動電流系統、水冷系統等。HT—7超導裝置環體從內到外有內真空室、內氮屏、超導縱場、外氮屏、外真空室五層，環環相套。

內真空室為高溫等離子體提供一個超凈的空間；內外氮屏通以液氮，為超導縱場提供零下180℃—190℃的低溫屏蔽；超導縱場通入液氦冷卻到零下269℃，在超導狀態下實現穩態運行。環體上開設46個窗口以滿足裝置運行和物理實驗需要。為測量等離子體參數，建立了三十多種診斷系統。其研究目標，直接瞄準當前國際核聚變研究的重要前沿領域。

其中2mm電子迴旋檢測系統是物理實驗中的最關鍵技術，。該系統採用了獨特的結構和控制與處理手段，能夠獲得全空間多位置的等離子體電子溫度的時空分布，極大地提高了等離子體診斷和實驗水平，為研究HT—7先進運行模式和高參數實驗提供了重要的檢測手段。

現在中科院等離子體物理研究所建成的HT-7裝置，是中國第一可控熱核聚變試驗平台。在這個新領域我國只用三年半的時間，花了相當於正常情況下投資（約兩億元）的十分之一，就建成了這套裝置。並成為世界上僅有的兩套高參數穩態條件下開展等離子體物理研究的實驗裝置之一。

至此新裝置的投入，提高了我國核聚變研究水平，使我們能在接近聚變—裂變混合堆芯的條件下進行等離子實驗，為商用聚變堆的建造奠定可靠的科學基礎。
近代重大科技進步不完全由該項科學技術的進步決定，外部條件，包括政治、軍事和經濟等起著舉足輕重的作用，尤其在啟始階段，往往政治軍事的考慮是支配因素。核武器是最典型的實例，它導致中國核工業體系的建立。氫彈試驗成功後，科學家的注意力轉向可控核聚變的研究，有軍事性質而處於絕密狀態。我
國的磁約束可控核聚變研究不同於國外，1958年在原子能和平應用背景下，在中國原子能研究院和中國科學院物理研究所同時啟動。後在「全民大辦原子能」口號下擴展到幾個省。幾經起落，幾經調整，有些單位退出，有些單位加入，至七十年代逐漸形成目前的規模。其中科學技術的固有發展規律起重要作用，但外部條件變化的影響不容忽視。考慮中國國情，充分估計今後數十年外部條件的可能變化，當前對磁約束可控核聚變這種國際重大科技發展要密切注意動向，不能與外國比裝置規模，牢記創新是民族的靈魂，以中國特色在國際上取得地位。
可以參考：http://bbs.qq.com/cgi-bin/bbs/show/content?groupid=112:11012&messageid=10065

F. 可以用於發電的可控核聚變大概多少年能實現目前投入大量資金是否值得

可以用於發電的可控核聚變大概多少年能實現？目前投入大量資金是否值得？

提起「人造太陽」，我們都會想到可控核聚變，想到托卡馬克裝置，這種熱核聚變反應堆被認為是解決人類未來電能等能量需求的絕佳方式，因為它可控熱核聚變可以穩定的產生極高的能量，而且清潔無污染，是最理想的電能等能量的來源渠道。

中國環流器二號M裝置由中國核工業集團西南物理研究院自主設計和建造，並聯合國內多家研製單位，在裝置結構設計、特殊材料研製、關鍵部件研發和總裝集成等方面取得了多項突破，為後續我國在這方面的發展培養了技術、製造和經驗基礎。

G. 大家說說，核聚變發電商用化，實用化，還要多長時間

關於這個問題，國外有個口頭禪：「商業核聚變，永遠的50年。」
美國普林斯頓大學等離子體研究中心科學家保守預計是實現可控聚變還要25年。
但是商用可能要比這個還要久。
所以至少30年以後。

H. 核聚變要達到多少秒才可商用

可控核聚變持續101秒。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變，這種反應在太陽上已經持續了50億年。

相關信息：

氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，如果全部用於聚變反應，釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且反應產物是無放射性污染的氦。另外，由於核聚變需要極高溫度，一旦某一環節出現問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。