能源与可持续发展(能源与可持续发展物理)

根据所存放的食品恰当选择冰箱内温度，如鲜肉、鲜鱼的冷藏温度是-1℃左右，鸡蛋牛奶的冷藏温度是3℃左右，蔬菜水果的冷藏温度是5℃左右，调节温控器是冰箱省电的关键。夏天时，调温旋钮一般都调到高处，但在冬天，转到最低处就可以了，这样可以减少冰箱压缩机的启动次数，节省电能。

、图为可控核聚变技术为了实现绿色低碳的可持续发展目标，中国一直致力于发展清洁环保的可再生能源，减少国家能源对煤炭和石油的依赖。就在前不久，位于中国安徽省合肥市的中国科学院传来了关于可控核聚变技术的新的突破。中国这一尖端技术应用，将彻底颠覆能源结构，中国可控聚变全面投入后，甚至也许会出现未来不用掏钱交电费？

图为可控核聚变技术

由中国安徽省合肥市固态物理研究所的吴学邦教授领导的研究团队近期在国际科学评审期刊上发表的一篇论文中宣布，他们成功生产了最强的纯钨材料，在室温下抗拉强度达到1.35千兆帕斯卡——比今天使用的大多数钨合金更强。钨是最重、最坚硬的天然元素之一，熔点在所有金属中最高，可达3410摄氏度，能够提高在恶劣环境中设备的使用性能。不过，钨也是脆弱的。当仅由钨粉制成的组件被拉伸或施加压力时，它很容易分裂或破碎。

全球主要发达国家高度重视氢能产业发展，氢能已成为加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。

图为可控核聚变技术为了增加钨在现实应用中的延展性和抗压性能，材料学家往往会在其中添加镍、铜或铁等较软的元素，构成目前较为普遍的钨合金。然而，中国科学院的科研团队却反其道而行之，不仅没有在新的可靠、抗拉性能的钨合金方向上继续探索，而是反过来提炼钨的纯度，并最终成功生产出纯钨。参与该项目的方千峰教授表示，钨的纯度越高，进行核聚变能源生产的风险就越低。也就是说，他们生产的纯钨将应用于可控核聚变的研究。这项研究得到了中国可控核聚变反应计划的部分支持。中国一直在寻求创造和改变现有能源结构的清洁能源，计划在2040年左右完成可控核聚变反应堆的实验并用于实验性的发电。目前，中国四川省成都市西南物理研究所的HL-2M核聚变反应堆，俗称人造太阳，能够通过用高磁场压缩氢气来发电，直到它形成一个温度超过1.5亿摄氏度的等离子体。这个等离子体将比太阳核热十倍，当原子碰撞融合在一起时，将能够会产生巨大的能量。中国已经研发了磁场和超冷技术以用于控制等离子体，而纯钨材料则是该研发项目的一部分。

​ 图为可控核聚变技术通过核聚变这种类似于太阳发生的热核反应，中国的人造太阳能够提供几乎无限的清洁能源供应。据项目估计，中国将会在20世纪30年代初建造一座规模更大的核聚变反应堆，用于大规模的电力供应。核聚变反应堆需要将氢气加热到1.5亿摄氏度，这个温度要比太阳核心还要热10倍，才能产生核聚变反应并能量。虽然气体将被包裹在强大的磁场中，但反应炉的内壁仍将暴露在超高温、应力和辐射下，从而形成一个大多数现有材料无法承受的极其恶劣的环境。而纯粹的钨可以经受住这些超高温、应力和辐射测试，并使聚变发电炉保持多年甚至几十年的运行。因此多年来，中国的科学家们一直在努力弄清楚如何去除钨中的其他元素。由于绝大多数工业炉的温度低于1800摄氏度，远低于钨金属的熔点，所以不能直接铸造纯钨。中国的科研人员在模具上装上细钨粉，并将其加热到约2200摄氏度，直到其成为粉末结晶。然后将温度降低了五分之一，并用高温而有力的锤子锻造钨结晶。这种新的加工过程产生了一种从未见过的晶体结构，单个晶体仅比普通晶体小几分之一，晶体堆叠成层，从而为合成纯钨提供了现实可能。可控核聚变反应技术和新的钨实验将能够极大的帮助中国发展清洁能源。

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目前全国电梯年耗电量约300亿度。通过较低楼层改走楼梯，多台电梯在休息时间只部分开启等行动，大约可减少10%的电梯用电。这样一来，每台电梯每年可节电5000度，相应减排二氧化碳4.8吨。全国60万台左右的电梯采取此类措施每年可节电30亿度，相当于减排二氧化碳288万吨。