本篇文章给大家谈谈可控核聚变的实现难点是什么，以及核聚变技术难点和解决办法对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。
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可控核聚变的实现难点是什么
可控核聚变是一种有望成为清洁、可持续能源来源的技术，但其实现面临着一些重大的难点：
1.高温、高密度和长时间的稳定：核聚变需要在极高的温度（约为1亿摄氏度）下进行，这使得物质处于等离子体状态。保持等离子体的高密度和稳定性是非常困难的，因为它会受到各种不稳定性和热力学效应的影响。
2.扩散问题和能量损耗：在核聚变中，聚变产物中的高能中子会扩散到等离子体周围的材料中，导致材料的腐蚀和损坏。此外，中子也会带走一部分能量，减少聚变反应的效率。
3.等离子体束约束：等离子体束的控制是一项具有挑战性的任务。束束碰撞和不稳定性可能导致束的扩散和混合，减少能量的聚集和提高聚变反应的可控程度。
4.燃料供应和空间约束：实现可控核聚变需要大量的氘-氚燃料，这对于供应链和安全性构成了挑战。此外，设备的体积和空间要求也是一个问题，需要克服磁体和容器的限制。
5.经济可行性：可控核聚变需要庞大的设备和复杂的技术，目前的研究和建设成本非常高。实现经济上可行的可控核聚变还需要进一步的技术突破和成本降低。
这些困难使得可控核聚变成为一个复杂而具有挑战性的科学和工程问题。然而，全球范围内的科学家和工程师们正在积极致力于解决这些难题，并进行创新和实验来推动可控核聚变技术的发展。
科技前沿，可控核聚变还缺少哪些关键技术没解决
核聚变项目，也就是俗话说的“人造太阳”。在核聚变领域中国是世界上的领跑者，技术领先美国5到10年。目前，中国正加紧建造另一个核聚变实验装置，预计明年会建成，也许会有更大收获。当然，距离应用还有很长过程，至少20年，或者50年，究竟距离应用还有多长时间，明年也许会有分晓。我们知道，核裂变是有污染的，但核聚变没有污染。太阳就是核聚变的产物，太阳光普照大地，是万物生长的基础。核裂变与核聚变的区别是二者耗用的材料不一样。核裂变用的材料主要是铀。铀是地球上的稀有矿产品，数量有限，铀是有辐射的，而且利用率极低，产生的废渣高达百分之八十。核聚变的材料主要是氘，氘在水中普遍存在，特别是在海水中大量集聚，取之不尽用之不竭，而且没有污染，更没有辐射，是一种十分廉价而清洁的能源。现在的主要技术问题是，用一个什么装置，可以控制温度，而且像太阳一样让氘在这个装置里永远燃烧释放热能。用氘作为原材料的核聚变产生的温度达到10000℃以上。我们知道，水在100℃就可以煮熟食物，烟头的中心温度是800℃，一般火的温度是3000～6000℃。（红色火焰温度最低，其次是黄色绿色蓝色紫色火焰，紫外线温度有上万度，还有伽马线，但人眼看不到）。用什么装置可以经受一至两万度的高温呢？这是目前需要解决的科学难题，一旦这一难题得以解决，“人造太阳”也就成功了。
可控核聚变最核心的难度是什么
可控核聚变技术有很多的难点，其中最难的就是保持高温。
可控核聚变指在一定条件下控制核聚变的速度和规模，以实现安全、持续、平稳的能量输出的核聚变反应。有激光约束核聚变、磁约束核聚变等形式。具有原料充足、经济性能优异、安全可靠、无环境污染等优势。因技术难度极高，尚处于实验阶段。
可控核聚变到底卡在哪里了，感觉现在进展很缓慢
可控核聚变概念早在1933年就被提出了，对可控核聚变技术的研究则始于1939年，如果从美国物理学家贝特通过实验证实，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算起，对该技术的的研究已经持续了整整81年。
在这近一个世纪的研究历程中，可控核聚变面临过许许多多的难点，然而归根结底难点始终只被卡在一个问题上，那就是材料耐热。
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，在这个过程中核聚变链式反应所释放出来的热量跟太阳的温度时一样的。
太阳本身就是一个巨大的可控核聚变装置，其中心温度大约是表面温度的3600多倍，一般认为太阳的表面温度约为5500℃，照此计算，那么太阳中心的温度大约为19800000℃。
目前人类所掌握的最耐高温的材料是一种叫做五碳化四钽铪的合金（化学式为Ta4HfC5），它的熔点为4215℃。
而可控核聚变的发生链式反应时所释放的能量接近太阳中心温度，这就意味着人类即使成功进行可控核聚变也没有任何一种材料能够经受得住19800000℃高温考验，这就是研究可控核聚变技术所面对的唯一难点。
如果人类能够解决材料耐热问题，那么可控核聚变反应堆可以在一年之内简称，10年之内能够实现全部核裂变发电厂，100年之内实现星际飞行，届时我们的世界将发生天翻地覆的改变。
只可惜到目前为止，可控核聚变技术的研究始终卡在耐热问题上，也就是说只要人类解决了耐热问题，那么可控核聚变技术就不存在任何技术难题了，可见可控核聚变对我们人类而言看似近在咫尺，却又显得那么的遥不可及。
既然可控核聚变难以解决耐热问题，那么科学家们又是怎样进行研究的呢？我们从以下几点来进行分析。
▼下图为人类目前掌握的高温耐热材料——五碳化四钽铪的合金，它的熔点为4215℃，连5000℃都不到，如何经受核聚变时释放的几千万摄氏度超高温是卡着可控核聚变研究进展的唯一一个难题。利用核能的终极目标是要实现受控核聚变目前人类所掌握的可控核能技术是可控核裂变，比如核电厂、核动力航母、核动力潜艇所使用的核反应堆就是核裂变，核裂变是靠裂变过程中原子核分裂而释出能量，它的问题在于裂变过程始终伴随着核废料的产生，并且裂变过程始终在辐射有害的核射线，所以人类必须掌握一种绝对清洁的核能源技术，它就是核聚变技术。
核聚变是由较轻的原子核聚合成较重的原子核的过程而释出能量的，它本身是不产生任何形式的核辐射的，比如不可控的核聚变（即氢弹爆炸），氢弹在爆炸时只释放能量，不产生任何形式的核污染，在核爆中心留下的核污染只是引爆氢弹的原子弹留下的。
不可控的核聚变是一锤子买卖，一声巨响过后毁天灭地（指氢弹爆炸），人类是不可能在不可控核聚变过程中获得有用能量的，得到的只能是死亡和毁灭，因此对核聚变技术的利用在于它的聚变过程的可控性。
就像束缚核裂变一样，只要人类能束缚住核聚变，那么核聚变的巨大能量就会变得可持续发展，成为人类取之不尽用之不竭的能量来源，这就是人类对核能技术研究的终极目标。
如何实现可控核聚变呢？核聚变的原料是一种叫做“氘”的物质（读音与“刀”相同），氘是氢的同位素，俗称重氢，是能够从大自然中提取的东西，而且地球上的氘资源极为丰富，据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘，可以说是真正的“取之不尽用之不竭”。
另外一种原料叫做“氚”的物质（读音与“川”相同），氚也是氢的同位素，俗称超重氢，它不存在于自然界中，因此不能从大自然中提取，但是可以在高温环境下利用金属钋、铍和锂制备一种氚化锂合金来作为原料使用（氢弹的核聚变材料就是这么干出来的）。
只要将两种原料加热至100000℃以上的温度，可控核聚变就开始进行链式反应了，从理论的角度来讲，可控核聚变的原理就是这么简单，然而人类目前所掌握的耐热物质始终无法突破5000℃，这就造成一个尴尬的局面——我们的世界没有任何一种材料适合用来制造核聚变装置。
▼下图为我国制备氘化铝锂样本，氘化物的用途十分广泛，其中就包括可控核聚变实验，而氢弹所使用的核聚变材料则为高纯度的氘化锂合金。可控核聚变技术的实现始终只差25年1933年核聚变的原理被提出来以后，人们便开始着手研究对核聚变的掌握技术（那时候核裂变原理尚未提出），当时面临的第一个问题是如何获得核聚变原料之一的“氚”，然而这对于当时的科技水平而言实在是太难了。
直到1952世界上第一颗氢弹爆炸时人类也只掌握了液态氚技术，这颗世界上第一颗氢弹就是美国的“mike”氢弹（爆炸当量相当于1000万吨TNT炸药），其实严格来讲它并不属于真正的氢弹，因为它的核聚变材料是液态的氚和氘，因此重量达到了惊人的82吨，只能算是一个核聚变装置。
直到2年后的1954年，美国人才掌握了氘和氚的化合物技术，即氘化锂和氚化锂，4年后氘化锂和氚化锂的化合技术趋于成熟，世界上能够用于实战的氢弹才相距问世。至此，从人类提出核聚变原理到解决核聚变材料问题经历了整整25年。
接下来就该面对核聚变点火问题的解决了，产生核聚变的第一条件是将聚变原料加热到100000℃以上的温度，我们把这个温度称之为“点火温度”，只有实现点火，核聚变链式反应才会形成。
很显然这个温度超过了人类的能力，以当时的科技水平，人类不可能制造出高达10万摄氏度的高温出来为核聚变原料实施点火，那么人类又该如何解决这个问题呢？其实这一点根本难不住聪明的人类，因为1917年爱因斯坦就提出一种全新概念——激光。
1917年，爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射，而这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。
1960年美国科学家T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器；1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器；1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器；1983年激光器被应用到世界上第一台可控核聚变实验装置上，用来为核聚变材料实施点火（苏联的托卡马克装置），至此，距离氘化锂和氚化锂合金问世又过去了整整25年。
核聚变原料的点火问题解决了，这就意味着人类可以开始真正意义上的核聚变实验了，看起来是不是有一种触手可及的感觉？可是真正的难题才开始显现——材料耐热，当可控核聚变开始链式反应以后，那些近2000万摄氏度的温度又该放到哪里去呢？毕竟世间没有任何一种东西能够耐得住这种温度的考验。
就像上述中提到的——人类始终是太聪明了。既然没有任何一种物质能够经受得住超高温，那么干脆就不让超高温接触到实验装置不就解决问题了吗？
如何实现不让超高温接触到实验装置呢？答案是——磁悬浮！制造一个巨大的人造磁场，让核聚变过程在完全悬空的环境中进行，超高温就不会熔化任何物质了，于是科学家们开始在核聚变装置上安装巨大的线圈装置，以电感的形式制造强磁场实验环境。
但是新的问题又来了——普通导体存在电阻，电阻率将会降低导体的导电率，导电率的下降意味着磁场的削弱，一旦磁场的磁力不足，正在进行链式反应的核聚变材料就会触碰实验装置，在万分之一秒的时间内将实验装置熔穿。
所以制造人造强磁场的线圈必须使用电阻基本为“0”的超导体，这下又难住科学家们了，上哪去找基本没有电阻值的超导体呢？
其实超导体的发现比核能早了30多年，1908年，荷兰莱顿大学莱顿低温实验室的卡末林·昂内斯教授就发现金属汞在绝对零度的超低温环境中电阻值基本为“0”（绝对零度为-273.15℃；电阻值低于10-25Ω即可视为“基本为0”）。
2006年，日本东京工业大学细野秀雄（HideoHosono）教授合成以铁为超导主体的化合物LaFeOP（铁基超导体），开创了对铁基超导体的研究；2007年我国科学家朱经武和赵忠贤合成的钇－钡－铜－氧系高温超导体（SmFeAs1-xFx超导体和临界温度达55K的ReFeAs1-xFx超导体）。
2008年，钇－钡－铜－氧系高温超导体被应用到我国的EAST可控核聚变实验装置（位于我国合肥市），这是世界上第一台使用超导体材料做线圈的控核聚变实验装置，使得我国成为世界上第一个取得可控核聚变持续2秒的国家，至此，距1983年使用激光器实现为核聚变材料点火又过去了整整25年。
▼下图为美国国家核聚变实验装置的激光点火器，它的输出功率为500万亿瓦，通过激光照射的方式为核聚变材料加热，使其达到10万摄氏度的点火温度。下一个25年是解决始终困扰人类掌握可控核聚变技术耐热问题的研究周期2008年至今已经过去12年，在接下来的13年的研究周期中人类将解决核聚变实验装置的耐热问题，使人类再次到达对可控核聚变“触手可及”的局面。
很显然仅凭一个国家的能力是很难解决正在面临的难题和即将出现的新难题的，因此国际合作开始了，2007年10月24日北京时间21∶15，国际热核聚变实验堆（ITER）组织在法国卡达拉舍（Cadarache）正式成立，这标志着目前全球规模最大的国际科技合作协议正式启动。
国际热核聚变实验堆（ITER）组织成员国、组织有美国、俄罗斯、中国、欧盟、日本、韩国、印度7个国家，ITER计划是目前全球规模最大、经费投入最多、影响最深远的重大国际科学工程之一，该计划的实施结果将影响人类能否大规模地使用聚变能，从而从根本上解决能源问题的进程。
但是遗憾的是由于个成员国、组织在资金投入上相互扯皮，使得ITER计划进程很不顺利，好在我国除了参与国际合作之外，国内始终没有放松自主研发。
2012年7月10日，我国可控核聚变实验装置获重大突破，中科院等离子体物理研究所在东方超环（EAST）超导托卡马克2012年物理实验顺利结束，获得多项重大成果，创造了两项托卡马克装置运行的世界记录：第一、获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体；第二、获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。
这就意味着人类的可控核聚变在经历81年的研究历程后，终于获得了实质性的可控核聚变链式反应，下一步我国科学家将努力突破1000秒的可控核聚变链式反应持续时间大关。
而解决这道难题的本质始终还是耐热问题，超导体线圈磁场悬浮无疑是最有效的耐热解决方案，国际科学界普遍认为下一个25年周期内获得重大突破的国家只有美国和我国，而我国则始终走在前沿。
或许13年以后我们对可控核聚变不再是恼人的“触手可及”，而是“尽在掌握之中”。
▼下图为使用超导体材料制造的环形磁悬浮线圈装置，核聚变材料将在这个环形容器内以悬浮的形式发生核聚变链式反应，耐超高温问题就是这样解决的。综上所述我们可以得出这样的结论：第一、可控核聚变技术始终被卡在解决材料耐热这个难题上，因为人类目前所掌握的最耐热材料的熔点不足5000℃，而核聚变过程中释放的能量高达1980000℃，所以也可以这么说：当前研究核聚变技术的唯一任务就是解决超高温的耐热问题。
第二、感觉可控核聚变研究进展缓慢的原因是人类每解决一个难题就需要25年的研究周期，仿佛上天早有安排，每个25年的周期内人类都有对可控核聚变“触手可及”的感觉，但是新问题出现以后又显得那么的“遥不可及”，虽然我国已经取得400秒的持续可控核聚变时间，但是谁又能保证会不会再次出现新问题，再需要下一个25年来解决呢。
可控核聚变技术是人类对核能应用的终极目标，它的实现将会引发下一个工业革命，世界格局也有可能因此而发生改变，所以绝对不会那么轻易获得成功的，真心希望我国是第一个获得核聚变研究成功的国家，届时华夏民族复兴的崇高理想就真的实现了。
▼下图为位于合肥市的我国可控核聚变实验装置——东方超环（EAST）超导托卡马克反应体，它已经获得了400秒的可控核聚变持续时间，下一步将努力突破1000秒大关。关于可控核聚变的实现难点是什么和核聚变技术难点和解决办法的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
