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中國“人造太陽”實現1億度運行,意味著什麼
2018-11-15 07:43:30 來源: 新京報
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  人造太陽擁有可持續、清潔、安全等所有優點,因而被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。

  中國科學院等離子體所11月12日發布消息,我國“人造太陽”項目獲得重大突破,首次實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,在電子回旋與低雜波協同加熱下,等離子體中心電子溫度首次達到1億度。

  人造太陽指的是全超導托卡馬克核聚變試驗裝置。中國的人造太陽又稱為“東方超環”,是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,也是中國第四代核聚變實驗裝置。

  太陽的光和熱來源于氫原子核聚變反應所釋放出的能量,東方超環是讓海水中大量存在的氘和氚在高溫條件下像太陽一樣發生核聚變,為人類提供源源不斷的清潔能源,因而被稱為人造太陽。

  盡管人造太陽進入生活可能還需數十年,但是,中國的人造太陽在全球首次實現了穩定的101.2秒穩態長脈衝高約束等離子體運行。這既為國際熱核聚變試驗堆(ITER)和未來中國聚變工程試驗堆(CFETR)的建設和運行打下基礎,也是熱核聚變試驗堆的一個裏程碑。

  人造太陽的核心目標是解決人類可持續發展的能源問題。與水電、風電、核能等清潔能源相比,人造太陽擁有可持續、清潔、安全等所有優點,因而被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。

  人造太陽是清潔能源的代表,既安全,又取之不盡。其與現有的核能(核電站)並非一回事,它們的區別在于,前者是利用核聚變,後者是利用原子核裂變反應的能量來發電或作為動力驅動,如核動力航母等。

  但是,核電站的核能存在核廢料的處理、核輻射、核燃料鈾的開採和提料難等問題,安全問題更是籠罩在人們心頭的陰影。

  與之相比,人造太陽的安全問題可以控制,而且聚變産物沒有放射性。由于聚變反應需要的條件比較高,一旦發生事故,造成反應的等離子體約束破裂,聚變反應便會終止。因此,聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。

  另外,聚變原料取之不盡,其主要燃料就是海水中的氘和氚。一升海水提取的氘能産生的聚變能源相當于300升汽油。

  然而,要想讓人造太陽的産能和供能成為現實,必須有幾個條件。一是1億度以上的高溫,二是長時間約束在有限的空間中,三是有足夠高的密度。在高密度條件下,當等離子體溫度達到1億度以上,可使數目可觀的粒子具有足夠動能克服原子核之間的斥力而實現核聚變反應,從而産生可觀的聚變能。

  現在,中國的人造太陽已經達到了等離子體溫度1億度以上,放電脈衝也延長到100秒以上。但是,在溫度和時間上還需要向上億度、數千秒的目標邁進,而且需要有可控性,才有可能實現人類利用人造太陽能的目標。

  此外,人造太陽所進行的核聚變研究還會帶來衍生和伴隨技術,如超導磁體技術、大功率電源技術、超高真空技術、超低溫技術等。既給公眾和民生帶來福祉,也讓人類進入全新的時代。

  張田勘(學者)

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【糾錯】 責任編輯: 郝多
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