哪些高科技掌握在中國人手裡?
請各位遵守職業操守,不要在此泄漏國家保密高科技研究進度!
繼電保護。
了解電力系統的人都大概知道繼電保護在電力行業充當應急措施角色。舉個栗子,當電線發生短路了,斷路器跳閘切斷故障。假如斷路器也故障無法跳閘,就由跟它相連的上一級設備切除。
(我舉的栗子是最簡單情形,1.不要過分較真是否符合專業術語;2.不要太天真,以為繼電保護這麼簡單,現實中一考慮到電力系統複雜性,需要算參數什麼的,也需要全面考慮各種情況,很複雜也很繁瑣。)
再舉個例子,隔壁王叔叔家短路了,應該是他家跳閘,不會影響到你家的。但是,如果你家也有一條線從他家裡引線過來,你說斷路器是跳閘呢?還是不跳呢?
同樣的道理,在電力系統也是互聯的,如何防止故障擴大,避免停電損失。中國繼電保護技術是全世界最先進的,為什麼,因為以前八九十年代,中國電力系統很薄弱,動不動就發生故障。沒辦法,當時國家窮嘛。怎麼辦,只好在繼電保護上下功夫了。時間久了,自然久病成醫了。
當然了,繼電保護水平高,說起來既是自豪,也是無奈。就好比,中國儲蓄率世界最高,很大程度上沒有安全感,只能留下很大的後背以防不時之需。個中感覺,可以慢慢體味。
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看到文章底下問了些問題,今天繼續補充下
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總的來說,無論是理論、規範規程、還是設備方面,中國繼電保護要比國外領先。看一下一組數據,2004年,中國500kV電網輸電線路共計509條,安裝了2023套微機保護,其中國產保護1063台。南瑞繼保以783台,佔全部保護39%的比例排名第一,遠遠高於西門子、ABB、GE等跨國公司。
中國繼電保護領域泰斗非南瑞的沈國榮和四方的楊奇遜兩位院士莫屬。查查他們研究經歷,就知道中國繼電保護水平和現狀。下面以沈國榮院士為例,介紹下他個人經歷,也代表了國內繼電保護領域的發展歷程。
1、 首創了工頻變化量保護原理,實現了繼電保護理論上的重大突破。當時八九十年代國際都在追著行波保護這股熱潮,沈國榮發現其原理很不完善,因此他決心另闢蹊徑,首創工頻變化量保護原理;而現在,國內外原來研究行波保護的許多專家學者都紛紛放棄行波保護的研究,轉向對工頻變化量的探索。
2、 創立快速繼電保護理論,而且將快速繼電保護完成了由第一代集成電路型、第二代微機型到第三代網路型的更新換代,始終保持技術的國際領先地位;
3、 在產業發展上,實現了由高壓、超高壓線路保護,到母線保護、變壓器保護、發電機保護,再到變電站自動化、電網安全穩定控制系統、超高壓直流輸電保護與控制系統等的體系化發展。
4、 藉助特高壓機遇,發展特高壓保護設備。
簡單歸納,創立新理論,產業化,體系化,產業鏈。這短短一句話,只要自己搞過企業的,就知道很不容易,每一個階段都會刷掉眾多對手。瞻仰院士吉光片羽,彌為珍貴,剎那間光芒四射,讓後生震撼不已……
說實在話,本來這個回答是科普掃盲貼。被追問成專業貼,也是被大家一再追問,花時間和精力再往下繼續挖掘。但是考慮到以下幾個問題:
1、 整個電氣學科是個龐大的工程,不是專門研究繼電保護的這個電氣學科細分方向,只是在通識教育里稍微涉獵一下,所以很多問題只是隔岸觀火。所以有待在這個領域浸潤多年的專家來繼續答疑解惑。
2、 限於時間和精力,只是初步回答,如有不準之處,請多多見諒包涵,並請指出謬誤之處。
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專門回答一下疑問:
1、 繼電保護專業其實像控制理論一樣,不涉及材料科學、微電子、精密儀器等基礎科學,短短十幾二十年超越國外廠商成為國際領先是沒什麼大問題的。跟國家整體製造業水平相關度並不大。而基礎學科則是需要花費大量人力、物力、財力還有非常長的周期才能得到提高的。
2、 關於採用外國設備。一般來說,如果綜合考慮決定採用外國設備,相應控制器、保護設備自然也是外國配套。但是這並不能說外國繼電保護水平比中國高。簡單邏輯就是,國外A比國內A』好,國外A和B是捆綁銷售的,並不能代表B比國內B』好。
3、 就不要糾結北大有沒有電氣專業了。既然我能回答這個問題,難道我會不了解電氣專業的學校分布與排名?所以只不過是某校一貫喜歡開的玩笑罷了,切莫當真,權當博君子一笑。
4、本人非設備廠商利益相關人員
真·靈魂控制
十二五科技創新成就展上看到的。在耗子的腦子上插幾個電極,用電極刺激耗子的腦子,可以控制耗子運動。人用滑鼠點點點,就通過電路板、電極向耗子的腦子發信號。耗子就可以前進、轉彎。人可以控制耗子走一個非常曲折的越野路線。
這是真的,不是造假的,這個項目一直在進行現場演示。
2016年6月新增:
世界最大推力電動振動試驗系統研製成功
航天科技集團成功研製世界最大推力電動振動試驗系統
近日,中國航天科技集團公司五院總環部自主研製的140噸振動試驗系統順利完成驗收測試和型號振動環境試驗,標誌著世界最大推力電動振動試驗系統研製成功。我國環境模擬試驗能力再獲新突破。
為滿足以我國載人航天工程為代表的大型航天器力學試驗需求,該系統的設計立足於突破我國現有的單體振動台能力不足的瓶頸,具有完全獨立的自主知識產權。
能力不足啊,雖然我們以前單體振動台就很牛逼造到70噸級——
13年舊聞:
罕見!中國出口美國18噸振動台 中國下死命令
中國研製出世界最大振動台 助推長征5號火箭
中國製成世界最大振動台 70噸推力是國外兩倍
13年就已經開了一波嘲諷了。
現在又可以再開一波。
中國航天科技集團向NASA出口50噸級的振動台,並簽訂一系列「霸王條款」——
是的我們自己造到70噸級的時候出口給你們18噸級的,現在我們造到140噸級了,50噸級的就大發慈悲的賣你們吧。
不能用于軍事領域是最基本的。
實驗操作只能用我們的人,數據輸入只能用我們的人,輸入設備只能買我們的設備。
該給多少你們看著辦。
美國國防部有明文規定:「為遏制中國航天業的崛起,9噸級的振動試驗品平台禁止向中國出口。」
可是我們自己用的最小的都50噸級。
好尷尬呀↓
答主最近思想變得成熟很多,有些過激評論不太想長篇大論的回復了。
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喜報:
由我國自主研發的全球首個生物工程角膜5月23日正式投入生產
全球首個人工角膜投產 中國團隊攻關10年
目前,國際國內進行人工角膜研發的機構不少,但大多止步於臨床試驗階段。此次完成的重大科研成果「艾欣瞳」主要由中國再生醫學國際有限公司與第四軍醫大學組織工程研發中心聯合開發,歷時10年,受到國家「863計劃」支持,是我國第一個也是惟一一個完成臨床試驗的高科技角膜產品,完全由我國科學家自主研發並擁有完整的自主知識產權,已經在國內申請了相關專利,同時已經建成了產業化的規模生產基地。
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一覺醒來發現好像火了,想想還有點小激動,爬起來開電腦來統一回答一下疑問。
(回答之前想先說一下,希望最好不要轉出知乎。。。。謝謝大家)
首先,答案里寫的部分都不涉密,百度就可以搜到,而且絕密的部分我也搞不到啊。
以下是相關新聞和信息。
中國已掌握飛機鈦合金結構件激光快速成形技術|3D列印
世界唯一!中國實現飛機鈦合金結構件激光快速成形
激光增材製造技術喜獲國家科技發明一等獎。感謝回復中@楊海 上的連接:3ders.org - China developing world"s largest 3D printer, prints 6m metal parts in one piece
什麼是三弟列印? 三弟列印可以說是通過堆加材料直接成型的技術,也叫增材製造技術。
百度百科:3D列印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
這是真的嗎? 搜到的新聞和信息上面有鏈接,跟手裡資料內容差不多,當然堅決不信也沒關係。
需要後續加工嗎? 需要,這個技術尺寸可以做很大,就是精度稍微欠缺,後續要加工。
我的國家不可能這麼牛叉? 我覺得移民是個辦法。
答主孩子打醬油太快了? 打醬油從娃娃抓起,會走路就會打醬油,少年強則國強(。。。。
其他六個技術是什麼! 這你問對人了,我!還!真!不!知!道!
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知道一個據說是美國最想竊取的我國七個技術之一,關於3D列印的。
(以上這句話是答主道聽途說的,不影響其他內容。)
技術成熟的話,3D列印在工業上的應用非常實用,主要體現在節約成本,提高效率,提升性能。
儘早佔據新型製造業的高地是一個戰略性的目標。
我國是世界上唯一一個掌握了大型整體鈦合金關鍵構件激光增材製造技術並實現工程應用的國家。
該項目在國際上首次突破了飛機鈦合金大型整體主承力結構件激光成型工藝、力學性能控制、工程化成套設備、技術標準。
聽著是挺長的一個名字,其實原理也不難理解,就是邊噴金屬粉末邊拿激光熔合,最終直接造出大傢伙。然而我們可以製造非常大的傢伙:飛機主承力結構件,飛機風擋窗框。。。。總之飛機上用的大傢伙是沒問題的。別國的技術,做不了這麼大,也不能這麼結實。
由於在製造過程中鈦合金變形、斷裂的技術難題無法解決,美國始終無法生產高強度、大尺寸的激光成形鈦合金構件。2005年,美國從事鈦合金激光成型製造業務的商業公司Aeromet由於始終無法生產出性能滿足主承力要求的大尺寸複雜鈦合金構件,沒能實現有價值的市場應用而倒閉。美國的其他國家實驗室也無法攻克這一難題,只能進行小尺寸鈦合金部件的列印或進行鈦合金零件表面修復。
雖然我們起步晚,但是我們悟性好啊。
中國的鈦合金激光成形技術起步較晚,直到1995年美國解密其研發計劃3年後才開始投入研究。早期基本屬於跟隨美國的學習階段,不過卻後來居上
-大有什麼好,不過是面子工程,實用沒準豆腐渣?
因為直接整體成型,沒有焊接縫,穩定性和壽命反而大大提升。修起來都好修又便宜。
而且完全不是假大空,已經用在我們的客機戰鬥機上了——「已經用激光直接製造30多種鈦合金燈大型複雜關鍵金屬零件在大型運輸機、艦載機、C919大型客機、殲擊機等7型飛機中裝機應用,解決型號研製「瓶頸。」
圖為某飛機主承力結構件——俗稱大眼鏡框。
圖為某飛機主承力結構件——俗稱大眼鏡框。-3D列印這麼高大上,一定成本很高,如果超過之前的生產成本,研究它根本沒有意義?
-之前我們很多大零件,都是要進口的,自己根本做不了。這個技術可以讓我們自己做啦!
你以為這只是無謂的自尊心嗎?不,它!超!便!宜!!!!!成本降低90%以上哦!
而且還有一個驚喜,它!還!很!快!時間短到不可思議。
比如這款C919的風擋窗框,原本只有一個歐洲公司能做,模具費用就要200萬,200萬哎,這不是搶錢嗎!不僅如此,交貨要兩年哎!兩年!孩子都能打醬油了好嗎!但是,觀眾盆友們,我們今天介紹的這個技術,是真正為國家帶來實惠的好技術。不要兩年,不要兩季,甚至不要兩個月!只需55天,對,你沒有看錯,就是55天,55天你買不了吃虧,55天你買不了上當,真正的物有所值!我看到很多觀眾開始尖叫了,但是你以為僅僅是這樣嗎!不!我們還有一個驚喜給您!生產費用不到之前的十分之一!心動了嗎!還在等什麼!馬上舉起你的大拇指,為我們的科研工作者點個贊!
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有評論說我們國家連印表機都造不出來,還談三弟列印。。。。。。
首先這倆沒什麼大的相關性——哎我唱歌不好還不興我會跳舞了?
然而印刷行業的事我也可以說兩句,提一下納米綠色製版印刷技術。
納米材料綠色印刷製版技術【人民日報】輕鬆列印「綠色世界」----中國科學院京報集團率先使用納米綠色製版術 成功首印http://www.chinahightech.com/html/760/2015/0126/837363138353.html
以上為主要引用材料來源,百度可以搜到,有依據,不涉密。
長期以來,我國在印刷製版領域的研究主要是以國外的技術路線、設備和版材為跟蹤模仿對象,走仿製、替代和國產化的道路。這不僅存在知識產權問題(據統計,國外已經對目前較受關注的熱敏CTP和紫激光CTP技術申請了多項保護專利,僅紫激光CTP版材的專利就達200餘項),而且由於國外大型跨國公司擁有雄厚的研發力量和技術儲備,每當國內的仿製接近國外水平時,國外企業就會推出新的替代技術和產品,因而國內的研髮長期處於被動跟蹤階段而難以得到推廣應用。因此,若想提升我國印刷業在國際上的競爭力,唯有另闢蹊徑,開發具有我國自主知識產權的綠色製版技術。
我國搞的這個納米綠色製版印刷技術,不需感光成像、不會污染環境、印刷流程縮短,有自主知識產權,也算是獨一家。(印刷中的污染主要在曝光顯影的這一步,這個技術因為沒有這個環節,所以確實環保無污染)。
與現有技術相比,「基於納米材料的新一代製版技術」就像是將傳統膠捲照相變為數碼照相,省略了曝光、顯影、沖洗等繁瑣工藝,減化了工藝流程,徹底克服了感光沖洗過程帶來的化學污染問題,在達到零排放的同時降低了印刷成本,具有多方面的綜合優勢和自主知識產權。
據了解,國外目前還沒有與納米綠色製版相同的技術。國外雖然對製版系統進行了改進,會省掉膠片部分,但仍然採用感光成像原理進行製版,從根本上還解決不了化學沖洗帶來的環境染污問題。
聽著花里胡哨的,印的不一定比原來好?-答主見過印刷成品,效果不錯,紙、布料、瓷磚等等印刷都很清晰。
(圖片來源於網路)
(圖片來源於網路)會不會成本變高,根本不值當?-成本降低了10%-20%(這個答主記得不確切,也沒搜到相關數據,不保證真實可信,但是降低了印刷成本是肯定的。)
用得上嗎?-用上了,設備也賣出去了。
2009年底成立的北京中科納新印刷技術公司,在半年內就建立起包括轉印材料車間、製版及印刷車間在內的示範線。2011年,項目組已經成功推出納新100系列製版機、納新200製版機、納新板材、納新墨水及軟體。2012年,包括轉印材料生產線、板材生產線和製版設備生產線在內的納米材料綠色列印印刷技術產業化基地正式投入使用。目前,已有包括北京日報、齊魯晚報和濰坊日報印刷廠在內的二十餘家印刷企業在使用該技術。
2014年年末,位於中關村懷柔園的中科納新印刷技術有限公司推出三款新型號數字噴墨製版系統,其中納新NT220-131A數字噴墨製版系統為全球最高速度對開報業製版系統樣機。這對綠色印刷產業來說,無疑是一個好消息。產品發布會當天,新設備就簽約12台套。
當然還在發展階段,然而這也是掌握在國人手裡的高科技之一了。
盆友們,瞧一瞧看一看,跳樓大甩賣,贊完三弟印表機,還送納米綠色製版機,答主業界良心,節操越來越少,只剩最後半小時了!
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為了不妨礙閱讀放到後面——千贊感謝(是這麼用的嗎,有沒有潛規則啊我好緊臟!)
答主並不是特別專業,逗比是為了掩飾自己不學無術了解的不夠確切,怕誤導了別人。如果有問題,歡迎大家批評指正,謝謝大家。
我知道很多國家做的不錯的科技成果,也有不少是世界前沿的,形成產業的也有,還在研究的也有,比如我們的LED屏、量子通信等等,也都做的不錯。不能否認我們有很多並不成熟的技術,有很多落後的領域,還有很多完全依賴進口……但是我們在進步。
我們國家還在路上,能直面不足接受批評,然而絕對不能容忍有人試圖阻止我們前進。
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新增寫在後面:
- 答主主要參考之前工作手頭的資料和網上搜的信息,內容差不多,網上搜到的已經列在上面了(前面有藍框的都是引用內容),如果有興趣可以自行搜索技術名稱,我覺得這個應該能證明並不是我個人編造出來的,有那個本事我就去寫小說了。答主不生產文章,答主只是個逗比的搬運工。所以評論中說我虛構的抱歉不予回復。
- 題主的問題是哪些高科技掌握在中國人手裡,自覺回答是沒有偏題的,評論中說這個技術上游下游都沒做好不配提的,說別的技術都做不好提這個技術幹什麼的,抱歉不予回復。
- 沒有看懂到底是什麼技術的,是我的錯,表述不清,沒有重點,排版混亂,抱歉,改天重新整理。
- 說這個技術根本是吹的是假的是duang duang的,說造了沒法用的,根據答主參考的資料和網上信息,已經裝機應用了。如果硬說這些都是騙你們的,我也沒有辦法,雖然見過實物,但是沒有親眼見它裝在飛機上,然後讓它沒病飛兩圈最好撞一下看看效果,這個怪我,臣妾做不到,抱歉不予回復。(然而知道那麼多亂七八糟有用沒用的高科技我只說了這個技術是因為知道它已經工程應用了,沒想到還是有好多人攻擊這一點,也是心寒寒的。)
- 有些應該已經註明了的(比如後續需要加工),應該不至於被曲解的(比如時間短和成本低是相對的總不可能真的白菜價),強求答主的(比如資料和信息中都寫到已經裝機灰灰灰了但是不信非要讓我證明的)……抱歉不予回復。
- 有些是答主的問題,我盡量去修改,(這幾天有點忙),只能說我寫的都是我知道的,有我認為可信依據的,「業內大牛」如果覺得不妥請指責給我這些資料的「業內大牛」,不要上升到答主個人,答主這個人像自己的雙眼皮一樣真誠實在羞澀內斂→ = =。
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1996年,中科院理化所院士陳創天利用KBBF首次實現深紫外諧波光輸出,在國際上首次突破了全固態激光200nm的壁壘。7年之後,中國和日本的學者才共同將KBBF實用於激光領域。KBBF使我國成為世界上唯一能掌握精密化、實用化深紫外激光技術的國家。2009年,中國意識到了KBBF的戰略重要性,開始對國外實施禁運。中科院對此次技術封鎖描述如下:
深紫外全固態激光源的研製成功,引起國內外廣泛關注,國外數十家著名的高校及科研院所紛紛 向中科院提出購買或合作要求,為了發展我國自主科學儀器設備,促進我國深紫外領域科學技術前沿研究的發展,中科院暫時禁止相關技術出口國外,並組織院內優 勢力量,研製成功深紫外拉曼光譜儀、深紫外光電子發射顯微鏡、深紫外激光光化學反應儀、深紫外激光光致發光光譜儀、深紫外激光自旋分辨角分辨光電子能譜 儀、深紫外激光原位時空分辨隧道電子譜儀、基於飛行時間能量分析器的深紫外激光角分辨光電子能譜儀、光子能量可調深紫外激光光電子能譜儀8種國際首創的深 紫外前沿裝備,在高溫超導、催化反應、石墨烯、拓撲絕緣體和超寬禁帶半導體等前沿科學研究領域中不斷取得重要的先進成果。
《自然》雜誌在2009年利用3頁篇幅發表了一篇評論——Materials science: China"s crystal cache,為這一封鎖而深表惋惜。這篇文章里提到的一個美國科羅拉多大學博爾德分校的固態物理學家Daniel Dessau之前通過合作得到了一塊KBBF晶體。因為該晶體有一定的使用壽命,Dessau只將其用於最重要的實驗。美國布克海文國家實驗室凝聚態物理學家Peter Johnson稱陳創天也曾允諾給他一塊KBBF,但因限制未能兌現。
謝邀。
這個題目的關鍵是如何理解「高科技」。如果廣義地理解,即和最先進國家的水平相近,那就太多了。按照國際貿易的規則,手機都算高科技產品呢。事實上,大多數國家確實是不會造手機的。像中國這樣英語老師、相聲演員都能拉一支隊伍造出手機來,是特例中的特例,反映了中國與手機相關的各個行業的強大實力。但這樣的高科技,幾屏幕都寫不完。所以有意義的是狹義的理解,即比其他任何國家的水平都高,中國目前是第一的。這當然就少多了,不過還是能舉出若干例子。我一下子能想到的,有下面幾個。
一,青蒿素。屠呦呦的這項發現拯救了數百萬人的生命,諾貝爾獎實至名歸。
二,量子通信。科大潘建偉院士領銜,在物理原理上絕對保密的通信方式。已經造了若干個量子政務網,今年發射量子通信衛星。眼看要做成一個大產業了。對量子通信的一個介紹見科普量子瞬間傳輸技術,包你懂! - 風雲之聲 - 知乎專欄,雖然它主要是介紹量子隱形傳態的。潘建偉、陸朝陽等人的多自由度量子隱形傳態被歐洲物理學會評為2015年十大物理學突破之首,我的一篇介紹與分析文章見袁嵐峰:從2015年國際物理學十大突破看中國的科技實力。
三,高鐵。速度和運營里程都是世界第一。
四,人造角膜。2015年5月24日《人民日報》頭版報道(全球首個生物工程角膜投產):
由我國自主研發的全球首個生物工程角膜今日正式投入生產,這將改變傳統的角膜移植手術中角膜供體來源奇缺的困境,為無數角膜盲患者帶來光明。
根據世界衛生組織的調查,角膜盲是僅次於白內障的第二大致盲眼病。中國目前角膜盲約為400萬名,並且每年新增10萬多病例,在這些患者當中,絕大多數人可以通過角膜移植重見光明。但是由於多方面因素,我國各地眼庫的角膜來源奇缺,不少患者只能被動地等待捐獻。
今年4月底,國家食品藥品監督管理總局為「艾欣瞳」頒發醫療器械註冊證書,這是由我國科學家自主研發並擁有完整自主知識產權的生物工程角膜(脫細胞角膜基質)。世界上第一個也是唯一一個完成臨床試驗的生物工程角膜的上市,將為我國400萬乃至全球6000萬的角膜盲患者帶來複明的希望。
後續報道,2016年3月,廣東少年移植豬角膜後復明(14歲少年移植豬角膜後復明):
據信息時報3月10日報道,記者從在中山大學中山眼科中心獲悉,該院於2月25日成功完成一例生物工程角膜移植。來自江西的一名14歲少年,接受了豬的角膜移植,經治療一星期後,近乎盲人的他視力恢復到了0.1。專家表示,孩子的視力有望恢復到0.6的水平。
「在移植手術開展前,孩子的右眼僅有眼前指動,幾近於盲人。」中山眼科中心角膜病專科袁進教授表示:「這意味著在全部500萬角膜盲病患中,有1/3-1/2的病患可以通過這一技術來解決失明的問題。」
據了解,因國內的眼角膜匱乏,2015年4月,國家食品藥品監督管理總局批准生物工程角膜「艾欣瞳」投入臨床應用。研發專家通過對豬、牛、羊、雞、鴨、鵝等篩選後,發現豬的角膜參數和人比較接近。
專家介紹,豬角膜具有與人角膜基質相似的組織結構,應用后角膜的厚度、屈光度保持不變,感覺神經可以長入,能夠恢復知覺。而且通過脫細胞方法去除豬角膜的免疫原性,可以降低豬角膜移植的炎症反應和免疫排斥反應。
五,超級計算機。天河二號連續六次蟬聯世界冠軍。有人以為多買CPU就能把計算能力堆上去,這是典型的外行言論。CPU多到一定程度,信息傳輸增加的時間比分擔計算量減少的時間還多,系統性能就再也無法提高了。天河二號的成功,說明它的系統架構比其他的超級計算機高明。
六,光學晶體。中國早已對外國實施KBBF晶體禁運,最近美國自主創新成功、打破中國壟斷成了一條大新聞(多年努力 美國打破中國激光晶體封鎖 然而中國新一代晶體已經成功):
美國APC公司網站上發表的聲明稱:
KBBF是一種非線性光學晶體材料,它能夠將激光轉化為史無前例的176納米波長(深紫外)激光,從而可以製造出深紫外固體激光器。中國花費了15年時間和數以百萬計的美元才研製出世界上第一塊KBBF晶體,這是由中國科學院陳創天院士領導的研究組(1990年發現)製造出來的,中國最初向全世界的研究者開放提供KBBF晶體。然而,到了2009年,中國意識到這種晶體的戰略意義,隨即停止對外出口。美國APC公司(聯邦國有企業)與克萊門森大學合作從當時開始研製這種晶體,到今日APC公司成為了美國國內唯一生產這種戰略性材料的企業。APC公司的KBBF晶體現在已經經過了測試和評估,並展示出了可與中國製造的同類產品相媲美的性能,並且在部分領域有所超越,這將大幅度降低這種材料的成本。
KBBF在高功率狀態下紫外線性能比上一代BBO晶體性能好兩倍,並能夠用於製造超高速激光掃描設備,這將大大提高美國國防和國土安全威脅探測能力,對美國科學研究和精密測量能力的提高而言,KBBF具有「規則改變者」的意義。目前APC公司還在繼續進行這種產品的開發。
七,納米綠色印刷術。《人民日報》2016年4月29日報道(【人民日報】把「不可能」變為「我能夠」----「中科院之聲」電子雜誌):
不用感光沖洗,也不產生廢水廢液,報紙、書籍的版樣就可以列印出來;電腦、手機的線路板,不用刻蝕,同樣也可以輕鬆列印出來……這些看似神奇的技術,在我國科研團隊的努力下已成為現實。
這就是在世界印刷領域全面領先的納米綠色印刷技術,它憑藉解析度高、節能環保和成本低等優勢,在印刷產業和印刷電路板行業產生了革命性變革。
在研發技術的10餘年裡,中國科學院化學研究所研究員宋延林帶領團隊共發表SCI收錄論文230餘篇,被他人引用8000餘次;申請國際和中國發明專利70多項,在多個國家獲授權發明專利50多項;納米綠色印刷製版技術在形成系統自主知識產權後,建成了完整的生產線和質量標準體系,從源頭上解決了傳統製版的污染排放問題。
八,民用無人機。深圳市大疆創新科技有限公司佔據全球民用無人機70%的市場,原因是飛行控制上的獨到之處。
九,人工智慧處理器。科大少年班畢業生、中國科學院計算技術研究所研究員陳雲霽、陳天石兄弟發展的寒武紀晶元和DianNaoYu指令集,參見中科院研究員陳雲霽:中國智能晶元引領世界:
觀察者網:中國有哪些單位在研究人工智慧?技術水平和國外差距多大?
陳雲霽:中科院和教育部的很多高校,以及訊飛、百度等公司都在進行人工智慧研究,且進展還是比較快的。事實上,中國在智能這樣的新興領域和國外差距不大,甚至在智能晶元上是引領世界的。例如我們的寒武紀,美國的哈佛、斯坦福、MIT、哥倫比亞等高校都跟在我們後面做。
觀察者網:能對您和陳天石研究員提出的深度學習處理器架構寒武紀做一個簡單介紹么?
陳雲霽:深度學習的基本操作是神經元和突觸的處理,而傳統的處理器指令集(包括x86和ARM等)是為了進行通用計算髮展起來的,其基本操作為算術操作(加減乘除)和邏輯操作(與或非),往往需要數百甚至上千條指令才能完成一個神經元的處理,深度學習的處理效率不高。因此谷歌甚至需要使用上萬個x86 CPU核運行7天來訓練一個識別貓臉的深度學習神經網路。
DianNaoYu指令直接面對大規模神經元和突觸的處理,一條指令即可完成一組神經元的處理,並對神經元和突觸數據在晶元上的傳輸提供了一系列專門的支持。
我國研發世界首個深度學習處理器晶元「寒武紀」:
「普通的處理器就好比瑞士軍刀,雖然通用,但不專業。如果廚師要想做出像樣的菜肴,就必須使用專業的菜刀,而專門的深度學習處理器就是這把更高效、更快捷的『菜刀』。」陳天石說。
深度學習處理器,就是給電腦創造出模仿人類大腦多層大規模人工神經網路的晶元。在深度學習處理器的運行當中,計算系統的運算能力提升是決定深度學習處理效率的關鍵。而中科院計算所此次發布的「寒武紀」處理器,比「AlphaGo」所使用的處理器在性能上提升兩個數量級,也就是說,它能夠讓人工智慧跑得更快、更遠。
據陳天石介紹,今年課題組和中科院計算所已經孵化了中科寒武紀公司,正式開始進行科研成果的產業化。未來應用瞄準企業、科研院所里的高性能伺服器、高效能終端晶元、機器人晶元三大領域,實現更多功能。比如用手機拍照就知道照片中的人是誰,可對眾多視頻進行智能歸類,圖片搜索也將更加準確易用,只要在路邊隨便拍下一棵樹,就可以搜索到這棵樹的所有資料,而不僅僅局限於現在的文字搜索。據介紹,「寒武紀」未來可服務的領域既包括社會民生,也包括國家重大需求。
十,液態金屬。《人民日報》2016年5月6日報道(【人民日報】探索像發現桃花源般美妙----「中科院之聲」電子雜誌) :
「目前在液態金屬研究許多領域,我們處於當仁不讓的『領跑』地位。」一向謙遜的劉靜說到這裡信心滿滿。
2013年6月,把液態金屬做成列印「墨水」,劉靜團隊首次研發出紙上直接生成電子電路的技術。一年後,團隊又研發出世界首台室溫液態金屬印表機,藉助該設備,只需在計算機上設定程序,就可以「打」出個性化的電路系統。這種工作讓極低成本下快速、隨意地製作電子電路成為現實,有望改變電子電路的製造規則。未來,人們甚至可以直接列印出一台手機,電子製造可能在辦公室或家裡就能完成。
看過電影《終結者》的觀眾,一定對影片中可以任意改變外形、迅速恢復原貌的機器人印象深刻。2015年3月,劉靜領導的中科院理化所、清華大學醫學院聯合研究小組,首次研發出自主運動的可變形液態金屬機器,為研發「終結者」提供了實現路徑。
在生物醫學領域,液態金屬也有廣闊的應用前景。比如,2014年6月,針對斷裂神經修復這一世界性難題,劉靜團隊利用液態金屬成功「搭橋」,建立信號通路,為人體神經功能快速重建提供了可能。
此前,科學界對液態金屬的認識大多停留在水銀上,劉靜團隊的許多研究可謂橫空出世,被認為是「黑科技」。目前,國內外研究團隊紛紛投入力量進入這片處女地。2014年,美國國家航空航天局還將液態金屬冷卻列為未來前沿技術之一。劉靜團隊的工作被科學界譽為人類利用金屬的第二次革命。
十一,煤氣化制烯烴。中國煤化工研究取得突破 煤制烯烴將告別高耗水----「中科院之聲」電子雜誌:
國際化工界90多年來一直沿襲、被視為不可替代的費托(F-T)過程,如今被中國科學家顛覆:他們摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過程,創造性地直接採用煤氣化產生的合成氣,高選擇性地一步反應獲得低碳烯烴。
這項技術發明被業界認為是「煤轉化領域裡程碑式的重大突破」。全國人大代表、中國科學院大連化學物理研究所研究員、復旦大學教授、中國科學院院士包信和3月4日透露了這一最新研究成果。
據介紹,德國科學家費舍爾和托普希1923年發明了煤經合成氣生產高碳化學品和液體燃料的費託過程。該過程並不完美,除產生大量的二氧化碳以外,還要消耗大量的水,且產物選擇性差,後續處理消耗大量能量。
與費託過程不同,包信和研究團隊創製的過程採用部分還原的複合氧化物作催化劑,CO分子在催化劑氧缺陷位上吸附並解離,氣相氫分子選擇性地與解離生成的C原子反應生成亞甲基自由基,而催化劑表面CO解離生成的氧原子傾向於與另一個CO反應,形成CO2。亞甲基自由基不在催化劑表面停留或發生表面聚合反應,而是迅速進入分子篩孔道,在孔道限域環境中進行擇形偶聯反應,定向生成低碳烯烴。
「通過以CO替代H2來消除烴類形成中多餘的氧原子,在反應不改變CO2總排放的情況下,摒棄了水煤氣變換反應,從原理上開創了一條低耗水進行煤轉化的新途徑。」包信和說。
同時,這一新過程通過創造性將氧化物催化劑與分子篩複合,巧妙地實現CO活化和中間體偶聯等兩種催化活性中心的有效分離,把費託過程中「漫無目的」生長的自由基控制在一個「籠子」(分子篩)里,使其變成想要的目標產物(低碳烯烴),破解了傳統催化反應中活性與選擇性此長彼消的「蹺蹺板」難題,為高效催化劑和催化反應過程的設計提供了指南。
包信和帶領的研究團隊耗時9年完成了這一研究成果,相關文章將發表在美國《科學》雜誌,並申報中國發明專利和國際PCT專利。然而,更讓他感到振奮的,是這項技術發明對國家能源安全和資源環境保護帶來的巨大意義。
十二,以DNA為嚮導的基因編輯。最近最火的科技新聞,河北科技大學韓春雨副教授的驚人成果。我院教師韓春雨在Nature系列頂尖期刊《Nature Biotechnology》發表重大研究成果:
2016年5月2日,Nature系列頂尖刊物《Nature Biotechnology》在線發表了我院青年教師韓春雨的研究成果「DNA-guided genome editing using theNatronobacterium gregoryi Argonaute」。《Nature Biotechnology》主要發表生物技術領域的原始創新性研究成果,2015年JCR影響因子為41.514,已超過主刊《Nature》(41.456)。
該研究成果找到了對基因組位點編輯範圍更廣的基因編輯工具。該工具完全不同於以RNA為嚮導的CRISPR/Cas9基因編輯技術:這種從古細菌來源的Argonaute(簡稱NgAgo),利用短鏈DNA作嚮導,真正實現了對基因組的任意位置進行切割,將基因編輯的可能性推入了更廣泛的境地。該項技術具有以下明確優勢:1. 嚮導設計製作簡便:可以像合成PCR引物一樣合成短鏈單鏈DNA嚮導;嚮導可直接轉染細胞和組織而無需構建嚮導表達載體。2. 可編輯基因組內任何位置:Cas9基因組的靶點選擇受到PAM區和富含GC區的限制。而NgAgo對靶點選擇沒有限制,對基因組任何位置都能有效引入雙鏈斷裂。3,由於嚮導核酸是DNA而非RNA,因此避免了RNA易於形成複雜的二級結構而帶來的失效或者脫靶效應。4,對遊離於細胞核的DNA具有更高的切割效率。
該成果是我國首個「中國創造」的尖端生物技術,打破了外國基因編輯技術的專利壟斷,研究水平可比肩國際一流大學同領域,如加州大學伯克利分校的Jennifer A. Doudn和麻省理工的ZhangFeng教授的工作。該技術可用於微生物、植物和動物的精準基因改造,以及乙肝、艾滋病或者一些遺傳性疾病的「基因治療」,在人類血液、器官的編輯和再造等方面具有重要意義,在醫藥,農業,畜牧等產業領域具有重要應用價值。
十三,雜交水稻。袁隆平功德無量,感謝知友提醒。
我相信這個清單還會迅速伸長。
對這個問題的一個大背景:中國的科技水平到底有多高? - 袁嵐峰的回答,其中引的我2015年的文章袁嵐峰:中國科技實力正以多快的加速度逼近美國。
我發現這個問題的乾貨回答下面總有一種論調。
「你加工的機床難道不是國外的嗎!?」
「你所用的晶元難道大部分不是國外生產的嗎?!」
「掌握了全套的生產技術再來說領先吧!!」
這個問題說的是高端技術,總體基礎技術來反對我們確實有了的高端技術,不應該吧。而且全球化的趨勢下,明明我可以用國外更好的基礎技術搞出領先國外的高端技術,難道我要去等國內基礎技術趕上了再研發高端?
為什麼看到國內那麼多人辛辛苦苦在做事做出了成果你們不尊重,一句話就呵呵人家的努力。真是有夠無奈啊。現在各個領域都在努力了,機床、數控系統、晶元什麼的,雖然差距還很大。我們落後這麼多,先解決「有沒有」的問題,再去想「強不強」的問題吧。倒是現在國內這一塊基礎技術研發領域的待遇都不算好,大量人才流向互聯網,前途更加堪憂啊。
又想到晚清的時候,國人認為中國啥都好,老祖宗的東西就是好,不接觸新事物。現在倒好,外國人的東西啥都好,就國產的不好,我們要進口的!!
國人的思想真是奇怪啊。看到這如此多的抖機靈和水帖,我真是服了,這裡是知乎好嗎?知之為知之,不知為不知,是知也。不懂的都回去重讀小學。
好吧,抱怨到此為止,現在認真答題。
要說我們國家掌握的高科技其實有想當多的,只是有很多都偏科,沒辦法發展中國家嘛 ,要是全都掌握了,咱就是發達國家了。
首先必提核聚變,核聚變雖然現在看來距離商業化還很遙遠,但是它是未來人類文明進步的基石,誰率先掌握可控核聚變技術,誰就先步入下一級文明,目前為止參與研究的國家寥寥無幾,很榮幸中國就是其中之一,而且我們的進度絕對是最前沿,因為任何一個其他研究國,都不敢說他的進度比我們快。
說完可控核聚變,那就必須說說不可控的核聚變了-氫彈。
這個東西可以說是目前藍星上最高武器機密,想我人族幾數十億青英,多少天才絕艷之輩,如今所有的正真意義的氫彈都只有兩種構形,T-U和于敏構形,別跟我說什麼我們製造氫彈的機器什麼的用的還是外國貨,呵呵,產這些機器的國家也沒見他們能造出氫彈。
通信技術,華為是下一代通信技術-5G的主導者之一,5G對我們的改變不僅僅只是網速的提升,而是延遲的大幅下降,想像力缺乏的人可能只能想到玩遊戲再也不會卡頓,在此限於篇幅,不講太多,感興趣的童鞋可以自行百度。
中段反導技術,這個技術的高科技含量太高了,因為它是整個系統,裡面包含了想當多的模塊,基本上想要達到中段反導的效果,這每一個模塊都必須是世界頂尖的,試想下一個洲際導彈從發射到目地地也就幾十分鐘,速度10馬赫,中段不過才幾分鐘,這中間要有預警系統準確發現目標,計算彈道,調配導彈,精確攔截,這中間各個系統數據的傳輸,等等,你再說這不是高科技?說咱們不是所有東西都是國產的?好把這些全給英 法 日你看有幾個能把這些配合好的?
超算技術,天河二號我就不贅述了,好多人說處理器不是國產的,我真是暈啊,超算技術是超級計算機處理器製造技術?呵呵呵呵呵→_→
超算技術是計算的技術啊,又不是製造的技術,天河二號用的處理器市面上都買的到,君不見英法美還是被我天朝吊打,因為超算技術的核心根本不是處理器啊喂,是如何處理這些計算單元的協作,光是超算技術超大數據的處理 傳輸技術就不是一般國家能掌握的。
今天就更到這裡,哥累⊙﹏⊙,哥要看美女去了
最近大家點贊的人很多啊,哥有點受寵了,不過既然是答題,就不扯這麼多犢子了
前方毀三觀預警
下面說一個大家在我這評論過的量子通信技術,老規矩,先科普下什麼叫量子通信,首先量子通信的原理依然是利用傳統的通信渠道傳遞信息,量子力學定律只是起到了加密渠道的作用,至於為什麼可以加密,先給大家科普下量子力學,首先量子力學是一種用來描述微觀世界的理論,在這個尺度下物質的狀態會被觀測者干擾的這一行為改變物質的狀態,所以在量子力學早期有所謂「測不準原理」,即你無法同時精確測量一個物體的兩個變數,因為物體的性狀會因為你觀測的這一行為發生改變,在這個理論框架下有一種粒子對在特定的情況下會產生量子糾纏現象,其中一個粒子的性狀發生了變化,另一個粒子的性狀也會隨之變化,目前理論上來說,這種作用是超距的,但是不能用來傳遞信息,但是使用這種糾纏的粒子加密後的通信信道一旦有第三方竊聽,必然會改變這對粒子對的性質,但是信息的傳遞依然要走傳統渠道,所以量子通信也是無法超越光速的,只是保密性大為提高。但是樓主認為無論技術發展到了什麼地步,只要使用技術的還是我們人類,那麼就有泄密的可能。
今天就到這裡,因為量子通信的發展目前對公眾來說依然處在黑箱狀態,也沒有具體的指標可以量化,無法給大家具體的排名,但是這種技術的發展非常依賴現代基礎物理的溫床——粒子加速器,在這方面我國可是想甩開歐洲單幹啊
不說了,說多了,歡迎大家踴躍發言啊,樓主每天上班比較忙都只能晚上更新,也會有很多錯誤,希望大家知無不言,一起探討一些大家感興趣的東西,謝謝
最近很多評論都是正面的,其實我水準也不高,只是想呼喚更多正真懂技術的人來給我們大家談論下,我希望能有更多反對的意見,並且希望您在反對的時候能順便留下您的觀點,我們雖然是「愚民」,但是也不是出生就這樣的,只是缺少了解事實的渠道,我們也渴望了解真相,我會適當推一些反對的評論到前面來,希望大家都參與談論,哦,對了記得不要帶有人身攻擊和辱罵性辭彙啊。
還有那些喜歡留下些內涵評論的,我希望您能有話直說,寫下您真實的意見,雖然我也希望我知道的是最接近事實真相的那一個,但是我更了解人非完人,每個人都會有自身的片面性,大家也可以看到我從來不刪帖的,哪怕是指責我本來的錯誤,我也悉數認真回復和改正的,最後,謝謝所有評論和點贊的人們。
剛才推薦了一位評論的,他的觀點是我國的受控核聚變比美國和法國差遠了,大概和日本同一水平,我把他的評論推上來不是想掀起罵戰啊,我是覺得他的觀點很值得討論,據我現在看到的資料確實跟美國法國有差距,但要說差遠了我倒不是很認同,我想請大家一起討論下,並且拿出自己的論據,同時也非常感謝liuruijun這位知友,只是我希望您能多發表一些您的觀點,我非常期待與您的交流
聲明:所有信息均可從網路中提取,本人只是做了加工整理的工作,我都不知道自己在說什麼,家中沒有水表、煤氣一應物品,ID不是本人名字。
PS:謝謝你們的支持,為了減少不必要的麻煩,評論區我關閉了。
1、軍艦交直流發電機and電磁彈射器and潛艇AIP技術
好消息!馬偉明院士:中國電磁彈射獲成功 鐵血網
關鍵這都是一個學科帶頭人搞起來的!那些說中國當代沒有天才、沒有國之重器的人,僅僅是由於你沒有看到而已——馬偉明,曾是中國工程院最年輕的院士。
馬偉明,清華大學電機系畢業,海軍工程大學教授,工程院院士。馬偉明長期致力於艦船綜合電力技術原始創新研究,承擔國家和國防重大裝備重點課題40多項,獲得具有自主知識產權的發明專利40多項,20多項關鍵技術成果居世界先進水平;所有創新成果全部應用到我國自行研製的作戰艦艇。他領導研製成功國產十二相整流發電機,填補國家空白,裝備多艘潛艇,這一成果獲國家科技進步一等獎。
2、航空超材料—隱身技術
中航研特種隱身技術和超材料技術 搶佔技術高點
張明習在「二次創業」進程中,一如他30年前開展「人工介質雷達罩」研製時的孜孜不倦,一如他20年前力排眾議,毅然擔當氰酸酯樹脂研發時的果敢和自信,一如他10年前決定自主開展特種隱身技術研究的高瞻遠矚。承擔重點課題時,他的足跡遍布全國,從技術調研到科研攻關;連續勞累和低溫實驗環境,又曾引起他面部神經麻痹。當我國成為繼美、德之後第三個把人工介質成功應用于飛機雷達罩的國家時;當雷達罩專業技術體系持續完善、科技知識產權不斷增加時;當進步的喜悅洗去過程的艱辛和疲憊時;我們感受到了他不畏艱苦、孜孜不倦的探索精神和創新追求、忘我的工作態度。
3、太空打水漂——航空航天技術
中國探月試驗飛行器再入試驗熱點解讀
中國的航天技術在某些方面確實不如美國先進,但在一些方面又超越了美國,各有千秋。比如這個太空打水漂:第一漂進入大氣層是每秒11點2公里,到了第二漂已經減速為每秒7點8公里,這個速度既不會進入軌道成為衛星,也沒有低到洲際彈道導彈再入的速度以下,相當於洲際彈道導彈的再入速度,就看怎麼理解她的性質了,沒有幾個絕招是絕對做不到這樣好的結果。
中國的航天技術在某些方面確實不如美國先進,但在一些方面又超越了美國,各有千秋。比如這個太空打水漂:第一漂進入大氣層是每秒11點2公里,到了第二漂已經減速為每秒7點8公里,這個速度既不會進入軌道成為衛星,也沒有低到洲際彈道導彈再入的速度以下,相當於洲際彈道導彈的再入速度,就看怎麼理解她的性質了,沒有幾個絕招是絕對做不到這樣好的結果。
上的去,返得回,降得准,這個降得准就與四子王旗聯繫在了一起,要是降在二子王旗(要是有這個地名的話)那就不算圓滿,中國航天這可算是個絕活,因為早年蘇聯和美國都有降落地點偏差4000-5000公里的時候,可見回回能降在一個地方要多麼精準,換做洲際彈道導彈,那就是極高的圓概率CEP!
4、彈道導彈打航母
私人定製,全世界獨一份。答主曾與二炮一位三級士官專門探討過這個問題,得到確定的答案,東風21C、東風21D甚至於東風26等等一系列後續型號的發展,讓圍堵中國於第一島鏈成為天大的笑話,前國防部長梁光烈說,「在第一島鏈之內,中國還沒有對手,消滅兩個航母編隊是不用了多少導彈的!」
5、量子通信技術中國量子通信實驗衛星攻關試驗已完成 2016年發射
潘建偉,中國科學院院士,中國科學技術大學副校長、教授、博導。
量子通信由於量子糾纏干擾的問題從理論上講不存在被竊聽的可能。量子物理講,觀察者一旦涉足觀察,必然會對被觀察物造成擾動,改變其狀態。
中國的量子衛星如果組網,想想都害怕~~~~
6、高超音速武器、反衛星武器、中段反導攔截技術
三者雖然是不同的方向,但核心技術體系是同位一體。高超音速武器和嫦娥返回衛星的原理是相同的,跟美國提出的「一小時打遍全球」計劃異曲同工,至於如何實現,方法有很多。中國是用洲際導彈推上去,取得高超音速度,然後滑翔控制,再入再出,隨意變軌,美國之所以多次失敗就是速度太快燒壞了,這裡面對材料要求有多高可想而知。
感興趣的去搜索:Wu14
談到中段反導,目前只有中美兩家,俄羅斯不過擁有了一丟丟的反導能力,且是末端反導。而在路基中段反導攔截技術上,中國人走在了美國人前面。
7、慣性約束核聚變激光碟機動裝置——激光技術
世界領先,與美並駕齊驅、各有千秋
搜索關鍵字:神光三號
8、高鐵技術
高鐵從開始的完全引進到消化吸收、再到如今走出國門,現在擁有了絕大多數自主知識產權,真的太快了!目前運營里程世界第一、在建里程世界第一、平均運行速度世界第一。歐洲國土面積小,高鐵少而慢,需求不迫切。美國搞高鐵技術上沒有任何問題,就是沒錢......
當年多少專家學者罵高鐵,擼袖子、掄拳頭哭天搶地的阻礙高鐵發展。而到如今,高鐵不僅四通八達、暢通全國,使國人享受了快速出行的便利,還要連接周邊國家,將周邊國家納入一帶一路的經濟共同體。壯哉我大高鐵,使我不再於綠皮車箱聞腳臭,向鐵路工人致敬!
中國高鐵規劃:9、交直流特高壓
國家電網董事長劉振亞頂著千鈞之力硬是發展特高壓,很多學者專家當時說,歐美都沒用特高壓,我們為什麼要用?劉說,歐美不能用的難道我們就不能用?
中國能源分布特徵決定了西電東輸的戰略態勢——西部地區煤礦資源豐富、水能資源豐富、日照資源豐富、風力資源豐富,而西部地區工業尚不發達、對於電能的消耗較少,西電東輸將成為中國未來數十年的戰略發展方向。而將電壓等級提高,可以大大減少輸電損耗,提高輸電效率。
特高壓電網規劃
特高壓電網規劃10、超級計算機—天河二號
中國超算再奪世界第一!天河2號詳解_WatchStor.com_洞悉數據經濟
一會美國加把勁,美國的運算速度就成了世界第一;
一會中科大(經熱心知友指正,是國防科大)的那幫工科男加把勁,就又把第一奪回來了。
奉勸你們少擼多運動,國家需要你們。
下一代視頻壓縮技術H.265
中國華為公司擁有最多的核心專利,是該標準的主導者。
-----摘自我 大百度百科
第四代反應堆的六個構型中,就有高溫氣冷堆,這是一個很有前途的方案,現行的高溫氣冷堆有兩個流派:石墨球床和柱狀燃料的,前者的使用者是中國和南非,後者是美、俄和日本喜歡的,這裡我就著重說一下我國的石墨球床堆電廠的技術特點。
石墨球床堆也叫卵石堆,最早是德國在本世紀60年代建成了原理堆,由於技術和需求的限制,30年沒有大的發展,直到上個世紀90年代,國際能源危機的壓力日趨嚴重,南非和中國先後開始了對這一技術的現代化研究和實用化探索,分別是南非國營電力設計的PBMR(400MW熱功率)和中國原子能技術研究院設計的HTR-PM(460MW)。兩者的設計都已經基本完成,其間中國完成了清華大學10Mw原理堆(HTR-10)的建造和運行工作,HTR-10已經併網多時了。
我們知道,所有的核電站都由幾個部分組成:
1、堆芯。核燃料在此低速燃燒,產生熱量
2、冷卻迴路。堆芯產生的熱量通過迴路里的介質傳導出去,使得堆芯保持一個穩定的反應溫度,持續工作。
3、發電機組。把冷卻迴路中的熱量通過汽輪機的方式轉換成電能。
先說說燃料組件,石墨球床氣冷堆的燃料組件大大不同於傳統的核燃料組件,你可以把它看成一個西瓜,外殼是硬化的石墨材料,相當於西瓜皮,裡面是稍微鬆散的石墨填料,相當於西瓜瓤,在西瓜瓤里均勻分布著一些以UO2為主要成分的西瓜子,這就是真正的核燃料顆粒,順便說一下,這個瓜子有個用陶瓷做的瓜子殼,而UO2則相當於瓜子仁。這個西瓜結構的燃料組件直徑是6厘米——無論顏色還是尺寸都很像我國北方常見的煤球。我們就暫時把它稱作「煤球」好了。
在反應堆的堆芯裡面(多是一個環形的圓柱體),這些煤球就真的和煤球爐子里一樣,直接填充進去就好了,在一定的溫度下,瓜子仁裡面的核燃料開始裂變反應,產生熱量,煤球裡面的石墨起到慢化作用,保持鏈式反應的穩定運行,正常情況下,這些煤球的溫度是900攝氏度左右。
幾何知識告訴我們,一堆球球堆在一起,他們的周圍就自然而然的形成了均勻的空隙,這些空隙就是堆芯內部的冷卻空間,我們在堆芯的一端注入高壓氦氣,另一端讓高壓氦氣流出,快速流過煤球空隙的氦氣帶走了多餘的熱量,就構成了堆芯冷卻的第一迴路。900攝氏度的高壓氦氣從反應堆中出來之後,有兩個途徑,一是繼續經過一個水冷迴路,把水加熱成蒸汽,推動汽輪機帶動發電機發電,更先進一些的就是直接用氦氣透平機組把熱能轉換成機械能,帶動發電機。冷卻後的氦氣繼續打回堆芯,就構成了完整的換能循環過程。
這就是石墨球床的基本工作原理,相對於當前的壓水堆/沸水堆/重水堆電站,簡直巧妙到一定程度了。
下面我就說說它為什麼巧妙。
首先,他的燃料組件尺寸很小,精度要求也不高,製造起來就容易得多。
其次,堆芯的結構很簡單,簡直就是一個高精度的煤球爐子,只要容納燃料球就好了。
第三,他的冷卻熱質是氦氣,好處有三:惰性氣體,不用擔心污染的傳遞,即使泄露也沒事;單一的氣體工質,不用複雜的流體控制理論;氣體溫度很高,高達900度,而壓水堆則只有300-400度,未來的超臨界堆也不過500多度,所以效率不比壓水堆低。這就大大簡化了冷卻迴路的複雜性,甚至只要氦氣透平機過關,一個迴路就可以了,而壓水堆由於必須隔離污染的一次循環水,必須設計成兩個迴路。由於工質是「乾淨」的,不必考慮管路中子脆化的問題,高溫氣冷堆的迴路造價和使用期限以及維護成本都低得多。
第四,球床氣冷堆簡直就是一個燒核燃料的煤球爐子,換燃料的方式很簡單:把燒完的煤球從爐子下面放出去,新的煤球從上面倒進去就完了,不用停堆換組件。
不僅如此,氣冷堆還有先天的安全性,幾乎是「絕對安全」的,核電事故說白了就一種,那就是堆芯因為溫度過高而融化,進而破壞安全設施,造成核泄露。由於球床燃料的結構特點,這是不會發生的。前面我們說了,燃料煤球裡面的瓜子殼是陶瓷材料,瓜子仁是UO2燃料,這個殼可以承受1600度的溫度,正常情況下,外面的石墨「瓜瓤」的溫度是900度左右,一旦作為冷卻的氦氣停止供應了,煤球的溫度就會升高,「瓜瓤」的溫度也會升高,由於瓜瓤比瓜子多得多,會迅速帶走瓜子表面的溫度,向外界輻射出去,保證「瓜子殼」不會超過極限的1600度。所以堆芯是不可能融化的。清華的示範堆就曾經不止一次表演過在不插入控制棒的情況下停止冷卻的氦氣泵,整個堆芯迅速達到熱平衡,進而安全停堆。
如果說第三代壓水堆AP-1000的非能動安全設計還依賴於一套需要維護的安全設備的話,高溫氣冷堆連這套設備也省了。
所以說,這種設計不再需要能耐壓的安全殼,不再需要冗餘的安全設備,甚至可以簡化成一迴路設計,大大降低了成本。做成模塊化的電站,由於其獨有的安全性,甚至可以在大城市周邊直接安裝使用。
球床氣冷堆的造價優勢和安全優勢說過了,此外還有他的效率優勢,就是電效率超過40%,大大高於哪怕是三代的壓水堆,甚至四代的超臨界堆,這就進一步降低了發電成本。此外,由於熱效率高,氣冷堆的供熱優勢也十分明顯,未來無論是高溫裂解天然氣製取氫氣還是高溫電解水製取氫氣,900度的高溫熱源都是必不可少的。
此外,球床氣冷堆的優勢還在於它的燃料燃燒十分充分,後處理成本低,模塊化的氣冷球床電站你可以給任何人用,而不必擔心核廢料被做成臟彈搞恐怖襲擊。
至於球床堆的缺點,那就是對於氣冷迴路的加工要求很高,氦氣透平機的功率不易做大(不過沒關係,我們可以並聯若干個小的,一樣用),而氣冷堆的功率密度遠遠小於壓水堆(當然了,冷卻工質是氣體,怎麼可能小得了),這對於發電堆來說不是什麼缺點,但是對於動力堆卻是致命的,也就是說,氣冷堆上潛艇之類的傳聞,完全是無稽之談了。
相對於球床氣冷堆,另一種流派就是柱狀燃料的氣冷堆,不同之處就是把燃料做成柱狀,也就是大塊的石墨裡面有很多小洞,小洞里鑲嵌包裹陶瓷外殼的UO2燃料線。這樣的優勢是效率更好一些,電效率可以接近50%,且單堆功率容易做大。缺點是組件製造要求高,無法不停堆換燃料。
後一種流派的代表是日本、美國和俄羅斯,日本設計了GTHTR300,單堆熱功率高達600Mw,比體積差不多的中國HTR-PM大了1/3,俄羅斯和美國也聯合設計了GT-MHR,與日本的類似。日本的30Mw 柱狀燃料高溫氣冷堆HTTR也已經投入了併網運行。
總之,高溫氣冷堆是四代核電中最接近使用的一種方案,優點是安全性和成本,缺點是沒有技術的沿革,很多地方需要重頭做起(其他方案,例如超臨界堆,我們可以看作壓水堆的進化),這就需要建設示範堆來逐步摸索經驗,找出不足,進一步修正商用堆的設計。
無論成敗,石島示範堆都是我國乃至全球核電技術探索的一個重要步驟,作為中國人,在現代科技領域落後的300年後做這樣的事情,不管別人如何,反正我個人是十分驕傲的,也衷心希望這個項目能圓滿成功,給中國人民在未來的發展中探索新的能源之路。0513更:
感謝各位的贊與支持。對於技術細節,本人專業相關但並非專業人士,在此只是拋磚引玉。對於評論區中指正的錯誤,我會儘快消化、修改,謝謝資辭。
昨天看到題目的時候,想到的另一個技術,就是循環流化床技術,先把這個坑填上。
循環流化床技術——高效低污染清潔燃煤枝術
循環流化床技術,並非我國原創,但經過我國科技工作者的不懈努力,目前已經遍地開花,並居於世界領先水平。從數量上看,我國在運行的循環流化床鍋爐比國外的總和都多;從技術水平上看,我國獨立建立了循環流化床的燃燒理論體系,由國外的經驗指導方式轉向了理論指導方式,這對於工程問題來說,可以說是達到了非常高的高度。
很多人可能對燃煤技術嗤之以鼻,認為儘早丟掉這個污染嚴重的大包袱才是正道。然而,在未來五十年之內,我國以煤為主的能源結構都不會發生改變。這其實在很大程度上是由我國自身的能源稟賦決定的。我國是一個「富煤貧油少氣」的國家,伴隨經濟高速發展的高速增長的能源需求目前只能由火力發電作為主力軍來頂。根據BP2014能源統計年鑒的數據,我國在2013年一次能源消費量,按燃料種類的比例如下圖所示:大家可以在圖中找找所謂的可再生能源(風能、太陽能、地熱能、潮汐能等等一堆)以及核能的比例。就算這些技術的裝機容量在未來幾年內翻著番長,對我國能源結構的改進也是微乎其微的。所以,在這樣的條件下,怎麼把煤燒好,怎麼降低燃煤污染,是我國能源技術領域無法迴避的問題,而在這一點上,循環流化床技術交出了自己的答卷。若用一句話概括它的技術優點便是:
大家可以在圖中找找所謂的可再生能源(風能、太陽能、地熱能、潮汐能等等一堆)以及核能的比例。就算這些技術的裝機容量在未來幾年內翻著番長,對我國能源結構的改進也是微乎其微的。所以,在這樣的條件下,怎麼把煤燒好,怎麼降低燃煤污染,是我國能源技術領域無法迴避的問題,而在這一點上,循環流化床技術交出了自己的答卷。若用一句話概括它的技術優點便是:不僅低成本地解決了燃燒過程中氮氧化物和硫的排放問題,同時可以解決採煤、洗煤過程中排放的固體廢物——煤矸石堆積的問題。是一項適用於我國國情的清潔煤技術。
參考資料參見:科學網—岳光溪院士:懂科學的工程師
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高溫氣冷堆——第四代核反應堆技術
通過回顧核電發展歷程,就可以看出高溫氣冷堆的先進性。
第一代為早期原型反應堆,主要目的是驗證核電在工程實施上的可行性;
第二代是在第一代核電技術的基礎上建成的,進一步實現了商業化、標準化,包括壓水堆、沸水堆和重水堆等堆型。這一代技術進一步證明了核電的可行性和經濟性,也是世界上廣泛建設和使用的主力堆型;但是,美國的三里島事故和俄羅斯的切爾諾貝利事故敲響了警鐘,引起了公眾對於核電技術的廣泛質疑,也讓核電技術的發展陷入寒冬。進而,第二代改進型核電站(俗稱「二代加」)應運而生,其主要特點是增設了氫氣控制系統、安全殼泄壓裝置等,安全性能得到顯著提升。我國目前運行的絕大多數核電站均為二代加技術。
第三代核電技術則是在第二代及二代加技術的基礎上,進一步強調了核電技術的安全性和經濟性而設計的,其主力堆型為美國的非能動AP1000核電站及歐洲的EPR核電站。我國在這方面則是以引進技術為主。
第四代核電技術,這個概念是在1999年6月召開的美國核學會年會上提出的,會議提出了未來核電技術的技術要求。在2002年9月於東京召開的GIF會議上,與會的10個國家在94個概念堆的基礎上,一致同意開發以下六種第四代核電站概念堆系統:
1. 氣冷快堆系統;2. 鉛合金液態金屬冷卻快堆系統;3. 熔鹽反應堆系統;
4. 液態鈉冷卻快堆系統;5. 超高溫氣冷堆系統;6. 超臨界水冷堆系統。
在任何情況下,高溫氣冷堆都不會發生堆芯融化事故和大量放射性釋放事故,都不會對人類健康和環境造成影響,是本質上的安全。
這項技術已經開始向商業化進行轉變,商用60萬千瓦高溫堆江西瑞金核電項目初步可行性研究報告日前已通過專家評審,有望成為世界首座商用第四代核電站。
看視頻請戳:我國第四代核電技術獲重大突破
註:參考資料均來自百度Baidu。大熊貓養殖,冠絕全球。
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嘿嘿,生命延長科學。
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不管大家怎麼罵,起碼現在沒有一個國家一個公司可以做這麼牛逼的方案~複雜電磁環境下打擊賽艇
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