“人造太陽(yáng)”前景可期-上海上繼科技有限公司
發(fā)表時(shí)間:2021-06-26 16:40 瀏覽次數:888 〖返回〗“人造太陽(yáng)”前景可期
不久前,中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院有“人造太陽(yáng)”之稱(chēng)的全超導托卡馬克核聚變實(shí)驗裝置(EAST)創(chuàng )造新的世界紀錄,成功實(shí)現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行,將原來(lái)的1億攝氏度運行20秒紀錄延長(cháng)5倍。新紀錄進(jìn)一步證明了核聚變能源的可行性,也是向核聚變能源應用邁出的重要一步。
人們常說(shuō),萬(wàn)物生長(cháng)靠太陽(yáng)。在太陽(yáng)內部無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生著(zhù)核聚變,為大自然帶來(lái)最普遍的能量來(lái)源。從上世紀50年代開(kāi)始,人們就發(fā)現這種核聚變能具有很多優(yōu)點(diǎn),是人類(lèi)未來(lái)理想的清潔能源之一。比如,它的原料儲量極其豐富,因為其主要燃料是存在于海水之中的氘和氚。據估算,一升海水提取的氘能產(chǎn)生的聚變能源,相當于300升汽油完全燃燒釋放的能量。另外,氘和氚反應的生成物是氦氣,沒(méi)有放射性,對環(huán)境無(wú)害。而且,一旦造成反應的等離子體熄滅,聚變反應就會(huì )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。
這么好的能源如何才能為人類(lèi)所獲取并利用?科學(xué)家們想到一個(gè)好辦法,就是在地球上建造一套核聚變裝置,像太陽(yáng)一樣發(fā)生核聚變反應,從而源源不斷地產(chǎn)生能量。這種大科學(xué)裝置俗稱(chēng)“人造太陽(yáng)”。隨后,利用這種裝置產(chǎn)生核聚變能的科學(xué)可行性也得到了進(jìn)一步驗證。然而,要真正實(shí)現核聚變發(fā)電并不容易,據科研人員介紹,想實(shí)現聚變反應,首先溫度要達到1億攝氏度以上,使聚變燃料完全電離,并在保證等離子體密度的前提下,將高溫等離子體維持相對足夠長(cháng)的時(shí)間,不泄露不逃逸,才可能釋放出足夠多的能量。為攻克這兩大難關(guān),幾十年來(lái),各國科學(xué)家一直在不斷進(jìn)行探索和實(shí)驗。
由我國自主設計、自主建造的EAST,是目前地球上已建成并運行的“人造太陽(yáng)”裝置之一,裝置主體高11米、直徑8米、重達400噸,曾多次創(chuàng )造出等離子體運行的世界紀錄。此次EAST實(shí)驗刷新世界紀錄,意味著(zhù)人類(lèi)讓核聚變成為未來(lái)清潔新能源的努力,又向前邁出了重要一步??煽睾司圩兗夹g(shù)難度大,不僅考驗著(zhù)一個(gè)國家的物理研究水平,也考驗著(zhù)一個(gè)國家的綜合實(shí)力,比如精加工零件技術(shù)、常溫超導技術(shù)、高能粒子束技術(shù)等。近年來(lái),中國在多個(gè)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展,為我們的核聚變技術(shù)打下堅實(shí)基礎,讓中國成為可控核聚變研究的強國。此外,伴隨著(zhù)聚變研究衍生出一系列重要創(chuàng )新成果,推動(dòng)了超導技術(shù)、低溫技術(shù)、等離子體技術(shù)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)板塊的發(fā)展,實(shí)現了“一路摘瓜”。
“可控核聚變”如果能夠實(shí)現,將徹底改寫(xiě)人類(lèi)的能源版圖。托卡馬克核聚變實(shí)驗裝置被公認為是探索、解決未來(lái)穩態(tài)聚變反應堆工程及物理問(wèn)題的最有效途徑,是地球尋找聚變能源出路的希望。未來(lái),如果能較長(cháng)時(shí)間維持1億攝氏度的高溫,實(shí)現接近1000秒的放電時(shí)間,人類(lèi)距離解決核聚變商業(yè)化應用的步伐將更進(jìn)一步。每一秒的增長(cháng),在科學(xué)上都具有極高的難度,背后是科研人員夜以繼日的攻關(guān)。我們期待,在世界各國科學(xué)家的共同努力下,核聚變可以早日為人類(lèi)所掌握和利用,實(shí)現清潔能源的夢(mèng)想,讓“人造太陽(yáng)”也能造福全人類(lèi)。
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