当前的能源问题及解决措施(我国能源工业问题及措施)

随着现代社会对能源的需求逐渐提高,能源短缺引发的危机也越来越多。

对于未来人类能源问题,中科院专家直接抛出了一个最终的解决方案。

今年9月26日开展的碳达峰碳中和科技论坛中,中科院等离子体物理研究所所长透露:核聚变是核能发展的最终目标,我们已经开始做聚变发电站的计划,并且希望在十年内建成一个示范工程

能源危机最终解决方案,中科院:最快十年,核聚变电站将示范发电

看看能源格局

先讲讲目前的能源格局,一直以来以煤炭和石油为主的火力发电站都是我们电力能源的主要来源

但是随着温室效应以及世界碳排放政策的收紧,在接下来的很长一段时间内,我们将逐步从火力发电转向清洁能源。

而现在大规模使用的清洁能源,一般讲的是风能和水能,咱们这些年也确实修建了不少风力发电机和水电站。

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但是风能和水力发电站面临着时间和空间上的不对称,简单地来说:中国能源消耗是东多西少,白多夜少;而水力发电站主要处于西部的高海拔地区,风力发电的发电时间也是毫无规律,大量资金消耗在储能系统与电力输送体系上。

这时核能的优势就表现出来,裂变核电站大量修建在沿海地区,与目前我们的经济发展形势相符,大大降低了能源输送上的代价。

但是日本福岛核电站事故时刻在警醒着我们,裂变核电站本身就具有放射性污染,将这种核电站修建在沿海和人口密集区,是一种有着不小风险的行为

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那么能否有一种发电方法,既能兼顾裂变核电站的地域和原料上的优势又能保证较好的安全性呢?

也许聚变核电站就是我们寻找的最终答案。

聚变核电站技术

对于原子内部能源的利用有两种方法,核聚变法与核裂变法,分别对应着氢弹与原子弹。

正如我们所知道的氢弹的威力远远大于原子弹一样,核聚变法所能产生的电能也远远大于传统核电站

并且由于核聚变法的燃料是氢的同位素氘和氚,反应之后的产物也是没有放射性的稀有气体——氦气,所以讲聚变电站才是真正的未来高效率清洁能源。

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相对于其他高新技术中国起步晚、技术差的状态而言,核聚变研究中国是世界第一梯队

自从上世纪我们完成氢弹实验之后,受控核聚变研究就稳步展开。

目前国内核聚变技术研究的最高成果就是建设的全超导托卡马克和聚变装置,这个名为东方超环的核聚变实验装置是世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置 ,在2002年投入运行之后,已经连续运行15年,创造了多个世界纪录。

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最近的一个东方超环的记录是在今年5月28日实现的——可重复1.2亿摄氏度101毫秒等离子体运行

可以讲中国的可控核聚变实验从毫秒级突破到现在的百秒级别,进步速度十分惊人。以至于研究人员表示,目前国内的核聚变实验时间长度也遵循摩尔定律,即每隔18个月国内核聚变时间数量就会翻倍,聚变装置的能源产生数量也会翻倍

我们即将进行400秒和1000秒时长的实验,并且在未来的几年实现长时间可正向输出和这边发电站装置的实验。

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核聚变发电站的价值

除了我们常讲的发电价值之外,核聚变作为一种人类目前最尖端的科技,即使是对其进行科学研究,也已经产生了不小的经济效益。

1986年国际热核聚变实验堆计划提出,希望结合国际的力量为人类和平利用核能作出贡献。

计划一开始只有前苏联,美国,日本和欧盟等几方加入,中国并不在第一批计划的受邀之列

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但是从2006年中国开始参加这项计划期,作为七方成员之一中国的中科院合肥研究院等离子体物理研究所,主持了超导导体、校正场线圈的制造任务

这飞速地提升了国内超导材料的工艺与制造水平。短短10年的时间,从2010年国内所有超导材料制造总和不到100~150公斤,提升到现在的1000吨级的年产量

中国已经在实际上垄断了世界超导材料市场,每年提供世界所需的60%~70%的超导材料。

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这项技术不仅已经创造了巨大的经济收益,并且为中国的理论科学成果如何转化为市场效益做出了良好的典范。

现在我们讲国内搞聚变电站的优势又多了一点,因为聚变电站的40%成本来源就是电站中使用的超导材料,随着国内超导供应产业链的进一步发展,国内聚变电站的成本就会越来越低。

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总结

有一种理论认为,人类文明的等级最明显的标志就是对于能量的利用效率

一开始我们以最低的效率利用火,直接燃烧的方式利用化学能源;

随着第1次工业革命的展开,我们可以利用机器更高效地使用化学能源,并且在一定程度上直接使用自然界中的清洁能源。

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而在第3阶段,我们将创造性地构筑一种在地球上传统环境下不能自然的能量获取方式,随着这种能源使用方式的逐步成熟,人类才真正有了走出地球探索宇宙的底气。

所以讲对于可控核聚变的投入,无论从解决短期的能源危机还是长久来看,探寻人类文明的发展与延续都是非常有意义的。

我们有着世界上最为激进的和具标目标,以及按照计划完成这个目标的实力,这无疑是让所有中国人都庆幸的事了。

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