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美国突破室温超导,到底意味着什么?

美国突破室温超导,到底意味着什么?

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昨天爆炸性新闻:美国实现室温超导,朋友圈无数人转发,大家都很high,问题是:到底意味着什么?




室温超导第一个用处在可控核聚变,可以让可控核聚变难度降低90%以上,成本变成原来的1/10!可控核聚变做核电站,成本变成原来十分之一,对人类使用能源来说是巨大的改变。沙特、伊朗这些依靠卖石油的就完蛋了,中国…中国搞了这么多太阳能、风能,不就白搞了?



一旦美国公司率先实现可控核聚变点火,而中国还在等无限延期的ITER中国干了这么多年的太阳能风能布局,就可能没意义了,而这个冲击可能在3-5年之间就会发生,当然中国已经意识到这个问题,这种事情,举国之力,也要搞出来!搞原子弹、搞核电,中国差不离!



国际热核聚变堆ITER,就是采用了超低温超导技术。超低温超导就是超导材料进入超导态并不容易,其中最重要的就是进入超导状态所需要降温到临界温度,例如铌钛(NbTi)的临界温度是9K(K是温度单位开尔文,0K=-273.15℃),铌3锡(Nb3Sn)的临界温度约18K。具有低临界转变温度(Tc<30K),在液氦温度条件下工作的超导材料,被称为“低温超导材料”。



国际热核聚变堆ITER最高磁场强度达到13T(特斯拉),对应中心磁场B0达到5.3T,这样的参数下,达到50万千瓦的聚变功率,根据前面的公式,装置主机直径约为30米,是一个庞然大物,工程难度极高,且需要使用大量价格不菲的超导材料(配套造价高昂的液氦冷却系统,以及各种庞大的部件),这也是ITER花了220亿美金、建了十几年还没建好的原因之一。


现在室温超导出来,那么这个难度数量级的降低!


工程造价大幅度大幅度降低之外,还有一种极其稀少的工业品氦气也不用了!要知道氦气目前还是美国储量最多,中国常年进口,虽然每年几亿美金不多,但是卡脖子啊!


如果磁场强度B保持在其他超导磁体一样的水平,很可能不需要用液氦冷却(4.22K),而使用液氮(77K)甚至水冷,整个冷却系统造价将大幅下降(此外液氦是国家战略物资,1L液氦的价格已经涨到了380元,还需要从美国进口1L液氮成本只需要5元左右,空气中氮气占比78%,和水冷一样,几乎取之不尽。


如果非要量化室温超导对于核聚变的影响,我们还很难给出,但不妨对比高温超导vs低温超导的影响:临界温度从20k以下的低温超导,到77K的高温超导,聚变堆造价从ITER的220亿美元降到了CFS的18亿美元,直接少了90%;那么,临界温度提升到了300K常温超导,会发生什么?


能源革命会带来国际局势巨变,有几个问题,相信大家心里有数了:1)那些石油国家还那么富有?2)中国投入大量资金在太阳能风能,怎么办?

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