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激光觸發“人造太陽”:開啟未來能源之路

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-10     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:165
核心提示:
網訊:太陽普照大地,孕育萬物,其能量來自于內部一刻不停的聚變反應。根據愛因斯坦的質能關系理論,質量虧損可轉化成能量。聚變反應就是兩個較輕的原子核,主要是氫或重氫(氫的同位素),聚合成一個較重的原子核時質量虧損,從而釋放出能量的過程。可以說,核聚變離我們的生活并不遙遠。

的效率較低,聚變產出的能量不能彌補激光器消耗的能量,而磁約束的可行性早在上世紀末就已經在歐盟的JET裝置、日本的JT—60裝置上得到驗證:其聚變產生的能量超過投入的能量。

“東方小太陽”EAST進行第六輪升級

  磁約束聚變研究的下一步目標,是實現點火和自持燃燒,也就是用聚變產生的能量來維持聚變反應。為此,歐盟、中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同合作,正在法國建造下一代磁約束聚變裝置——國際熱核聚變實驗堆(ITER),即所謂的“人造太陽”計劃,預計將于2020年建成,中國承擔了其中一些部件采購包的制造任務,并積極參與了研制工作。

  與目前世界上大多數核電站使用的核裂變技術不同,聚變的燃料和產物不具放射性,而且很容易通過取消核反應條件終止反應,因此不存在失控、核泄漏及核廢料等安全問題。更為重要的是,聚變的燃料重氫在海水中大量存在。每升海水中含30毫克重氫,完全聚變所釋放的能量,相當于燃燒340升汽油。聚變需要的另一種燃料是鋰,地球上鋰的儲量約有2000多億噸,可謂取之不盡、用之不竭。此外,聚變并不會像燃燒化石燃料那樣產生二氧化碳等環境污染物,它是一種清潔能源。

  目前,全球能源需求日益膨脹,科學的能源戰略是持續繁榮的保障。雖然聚變能研究還有許多科學和技術難題需要解決,但國際熱核聚變實驗堆這一規模空前的國際技術合作項目,堪稱人類在核聚變研究方面的重大里程碑事件。可以預見,“人造太陽”冉冉升起之時,很可能是全球清潔能源時代到來之際。

  中國“人造太陽”新突破:七年后建實驗堆

  ●EAST的母體里嵌入了中國科學家太多自主創新的成果:從設計到建設,整個項目的自研率在90%以上,取得了68項具有自主知識產權的技術和成果。

  ●中科院等離子體所已經不僅僅是聚變裝置部件的提供者,更是不少國際核聚變實驗裝置的提供者與合作者。

  1億攝氏度,1000秒。這兩個數字是盤桓在中國科學院等離子體研究所(以下簡稱等離子體所)核物理科學家和全球科學界面前的兩座難以跨越的山峰。

  因為要讓核聚變為人類所利用,就意味著要把氘、氚的等離子體瞬間加熱到1億攝氏度,并至少持續1000秒,才能形成持續反應。而這正是等離子體所大科學裝置“東方超環”(EAST)的使命。

  如果說起EAST的學名大型非圓截面全超導托卡馬克裝置,可能沒有多少人知道;但是如果提起“人造小太陽”,很多人都會豎起大拇指。

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