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基于Z箍缩的核聚变引擎可能比核聚变发电更早实现

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NASA正在与一家叫豪威工业(Howe Industries)的私营公司合作,开发一种基于基于脉冲裂变聚变(Pulsed Fission Fusion)概念的脉冲等离子火箭火箭(PPR),可以产生高达10吨(100,000牛顿)的推力,比冲5000秒,远远超过目前的其他深空推进技术,可以将安装重型防护罩的载人飞船在5-8周内发射到火星。
Pulsed Fission Fusion是1950年代开发核武器时发展起来的,已投入使用的裂变点火聚变系统,NASA希望将其和Z箍缩结合起来,触发热核氘聚变产生大量中子,在周围的铀或钍衬里中诱发裂变反应,释放出足够的能量来约束和加热聚变等离子体,然后使用磁喷嘴将其喷射出去产生强大的推力。
Z箍缩技术是最早开始研究的可控核聚变技术,利用等离子体轴向电流产生的强大环形磁场压缩自身,达到极高的温度从而触发核聚变,理论上等离子体电流越大,压缩的温度和密度越高。此前一家名为Zap能源的公司,已经在Z箍缩装置中实现了50万安培的稳定电流,正在建造100万安培电流的下一代装置,而他们的预计是65万安培就可以实现Q=1的可控核聚变。
NASA脉冲裂变聚变团队此前的研究表明,通过将裂变-聚变目标封装在液态锂外壳中并提供电流回路,这种改进的Z箍缩推进系统能够达到裂变临界状态,随后裂变能量会提升聚变反应速率,产生更多的中子,从而进一步促进裂变反应。这种推进系统可以提供开放式循环聚变推进装置的效率,同时又具有裂变系统相对较小的尺寸和简单性,理论上可以实现30000秒的比冲,从而可以在一个月内到达火星,从根本上提高人类探索太阳系及更远地方的能力。(文转自徐德文科学频道)


综上所述从技术和应用的角度来看,Z箍缩核聚变火箭引擎可能确实比核聚变发电更早实现。以下是一些理由和分析:
1.操作模式:
火箭引擎:可以采用脉冲式操作,短时间内释放大量能量,用于航天器的推进。这种方式在技术实现上相对简单,因为不需要维持长时间稳定的核聚变反应。
发电:需要长期稳定的能量输出,需要非常精确的控制和持续的等离子体稳定性。这种持续性和稳定性的要求极大地增加了技术难度。
2.热管理:
火箭引擎:虽然需要处理高温高压,但由于运行时间较短,相对容易解决。
发电:需要长期耐受高温高压和中子辐射,对材料的耐久性要求更高。
3.控制系统:
火箭引擎:短时间的启动和控制相对简单。
发电:需要复杂的控制系统以维持长期稳定的反应,并且需要高效的能量转换系统
4.经济和应用需求
火箭引擎:航天技术的快速发展和对高效推进系统的迫切需求,可能推动聚变火箭引擎的优先研发。尤其是太空探索和深空任务,对高效推进系统有着强烈需求。
发电:尽管清洁能源需求也很迫切,但聚变发电技术的复杂性和巨大的初始投入,导致其商业化应用进程较慢。
5.技术实现的可行性:
火箭引擎:实现脉冲式聚变反应的技术门槛相对较低,可以在较短时间内投入应用。甚至在技术不完全成熟的情况下,也可以通过调整任务和操作模式实现部分应用。
发电:需要在技术上完全成熟,并且必须解决稳定性和经济性的问题,才能实现大规模商业化应用。
6.历史经验
从历史经验来看,许多先进的技术最早的应用往往是在军事或航天领域。例如,核裂变技术最早用于原子弹,然后才逐步应用于核电站。同样,航天技术的很多突破,最初也是为了军事和探索目的,然后才转化为民用技术。
结论
综上所述,我认为基于Z箍缩核聚变引擎可能会早于核聚变发电实现。火箭引擎在技术要求、经济成本、应用需求等方面的特性,使其在聚变技术的早期发展阶段更具有可行性和应用驱动。而发电系统由于其复杂性和长期稳定性要求,需要更长时间的技术积累和完善。


IP属地:浙江1楼2024-06-23 12:59回复
    禾白小彡_穆、半身入土555、jsn181926. . . 被楼主禁言,将不能再进行回复
    此文提到了“最早开展的可控核聚变研究”。也就意味着这个研究方向已经被放弃。
    放弃原因无非两种:
    一、“可控”实际不可控。
    二、实现可能性远不如磁致约束装置和激光约束点火装置。
    先说“实际不可控”。以人类的特性,但凡有点儿安全性,就一定会将其变成可控。也就是说如果是这种情况,那么这就是颗氘氚弹。但显然它不是。
    再说第二种情况,实现可能性远不如磁致约束或激光点火装置。这意味着以人类技术,在可控核聚变实现之前,它根本看不到正能量输出的希望。因为但凡看到希望,世界核聚变研究就会迅速转移方向。或者说这个装置最大的应用前景不是在航天火箭上,而是在核聚变发电上。显然,它不在核聚变发电研究的目录内。
    综上:这消息就是个谣言。


    IP属地:河北来自Android客户端2楼2024-06-23 13:26
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      这个好像可以看成引爆微型氢弹。如果我没算错的话,功率是2.5GW,比常规VASIMR高很多,且比冲差不多。而且VASIMR还需要额外的反应堆供电,这个不需要。所以还是很有潜力的,只是这个燃料会比较贵。


      IP属地:安徽来自Android客户端3楼2024-06-23 14:08
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        很有发展潜力


        IP属地:浙江来自Android客户端4楼2024-06-23 14:14
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          马圣画的饼还少吗?


          IP属地:云南来自Android客户端5楼2024-06-23 16:24
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            只有核聚变发电实现了,才能利用聚变产生的电能去实现这个技术,因为本身就需要大量电能输入才能维持


            IP属地:浙江6楼2024-06-23 17:57
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              逆天PPT


              IP属地:上海来自Android客户端7楼2024-06-23 20:35
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                概念就算了吧,现造个原型试验机再说


                IP属地:山西来自iPhone客户端8楼2024-06-23 21:11
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                  怎么看了一圈感觉这个就是从以前的屁股后面炸氢弹来推动屁股前进,变成肚子里面氢弹原子弹一起炸然后放屁放出去来推动


                  IP属地:上海来自Android客户端9楼2024-06-23 21:16
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                    这个就是原子弹推进吗,核辐射怎么解决


                    IP属地:四川10楼2024-06-23 21:55
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                      这玩意可不是实现可控核聚变这么简单,其实是用来实现无裂变点火的纯氢弹用的,能点火但没那么可控


                      IP属地:山东来自Android客户端11楼2024-06-24 00:40
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                        还是几十年前猎户座核弹推进的翻版,以为有点新意呢


                        IP属地:广东来自Android客户端12楼2024-06-24 08:56
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                          既然都已经用上裂变了那就是超级核污染大户了,能够达到大推力和5000秒比冲的纯裂变方案也是存在的,感觉实现的意义不是太大


                          IP属地:山东来自Android客户端13楼2024-06-24 09:18
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                            个人还是比较看好激光约束与z箍缩的结合,这两种方式结合起来也没有太大的本质难度,而且不会因为需要处理裂变材料导致成本遥遥落后


                            IP属地:山东来自Android客户端14楼2024-06-24 09:20
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                              这个叫做仿星器吧,米国军方的项目,最开始是激光压缩聚变。


                              IP属地:湖南来自Android客户端15楼2024-06-24 11:55
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