人造太陽擁有可持續(xù)、清潔、安全等所有優(yōu)點,因而被視為進入第四次工業(yè)革命的最強大的基石之一。
中國科學(xué)院等離子體所11月12日發(fā)布消息,我國“人造太陽”項目獲得重大突破,首次實現(xiàn)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(xié)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(dǎo)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(huán)”,是世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)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(yīng)所釋放出的能量,東方超環(huán)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(fā)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(shù)十年,但是,中國的人造太陽在全球首次實現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖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(shè)和運行打下基礎(chǔ),也是熱核聚變試驗堆的一個里程碑。
人造太陽的核心目標是解決人類可持續(xù)發(fā)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(xù)、清潔、安全等所有優(yōu)點,因而被視為進入第四次工業(yè)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(xiàn)有的核能(核電站)并非一回事,它們的區(qū)別在于,前者是利用核聚變,后者是利用原子核裂變反應(yīng)的能量來發(fā)電或作為動力驅(qū)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、核燃料鈾的開采和提料難等問題,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,而且聚變產(chǎn)物沒有放射性。由于聚變反應(yīng)需要的條件比較高,一旦發(fā)生事故,造成反應(yīng)的等離子體約束破裂,聚變反應(yīng)便會終止。因此,聚變?nèi)剂系谋4孢\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產(chǎn)生的聚變能源相當于300升汽油。
然而,要想讓人造太陽的產(chǎn)能和供能成為現(xiàn)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?shù)入x子體溫度達到1億度以上,可使數(shù)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(xiàn)核聚變反應(yīng),從而產(chǎn)生可觀的聚變能。
現(xiàn)在,中國的人造太陽已經(jīng)達到了等離子體溫度1億度以上,放電脈沖也延長到100秒以上。但是,在溫度和時間上還需要向上億度、數(shù)千秒的目標邁進,而且需要有可控性,才有可能實現(xiàn)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(shù),如超導(dǎo)磁體技術(shù)、大功率電源技術(shù)、超高真空技術(shù)、超低溫技術(shù)等。既給公眾和民生帶來福祉,也讓人類進入全新的時代。
張?zhí)锟保▽W(xué)者)
-
大數(shù)據(jù)"坑熟客",技術(shù)之罪需規(guī)則規(guī)避
2018-03-02 08:58:39
-
高質(zhì)量發(fā)展,怎么消除“游離感”?
2018-03-02 08:58:39
-
學(xué)校只剩一名學(xué)生,她卻堅守了18年
2018-03-01 14:40:53
-
有重大變動!騎共享單車的一定要注意了
2018-03-01 14:40:53
-
2018年,樓市會有哪些新變化?
2018-03-01 09:01:20