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“人造太陽”前景可期-上海上繼科技有限公司

發表時間:2021-06-26 16:40 瀏覽次數:758 〖返回〗

“人造太陽”前景可期


不久前,中科院合肥物質科學研究院有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創造新的世界紀錄,成功實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行,將原來的1億攝氏度運行20秒紀錄延長5倍。新紀錄進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。


“人造太陽”

人們常說,萬物生長靠太陽。在太陽內部無時無刻不在發生著核聚變,為大自然帶來最普遍的能量來源。從上世紀50年代開始,人們就發現這種核聚變能具有很多優點,是人類未來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,沒有放射性,對環境無害。而且,一旦造成反應的等離子體熄滅,聚變反應就會終止,因此聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。


這么好的能源如何才能為人類所獲取并利用?科學家們想到一個好辦法,就是在地球上建造一套核聚變裝置,像太陽一樣發生核聚變反應,從而源源不斷地產生能量。這種大科學裝置俗稱“人造太陽”。隨后,利用這種裝置產生核聚變能的科學可行性也得到了進一步驗證。然而,要真正實現核聚變發電并不容易,據科研人員介紹,想實現聚變反應,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的時間,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,幾十年來,各國科學家一直在不斷進行探索和實驗。


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”裝置之一,裝置主體高11米、直徑8米、重達400噸,曾多次創造出等離子體運行的世界紀錄。此次EAST實驗刷新世界紀錄,意味著人類讓核聚變成為未來清潔新能源的努力,又向前邁出了重要一步??煽睾司圩兗夹g難度大,不僅考驗著一個國家的物理研究水平,也考驗著一個國家的綜合實力,比如精加工零件技術、常溫超導技術、高能粒子束技術等。近年來,中國在多個領域取得突破性進展,為我們的核聚變技術打下堅實基礎,讓中國成為可控核聚變研究的強國。此外,伴隨著聚變研究衍生出一系列重要創新成果,推動了超導技術、低溫技術、等離子體技術等多個產業技術板塊的發展,實現了“一路摘瓜”。


“可控核聚變”如果能夠實現,將徹底改寫人類的能源版圖。托卡馬克核聚變實驗裝置被公認為是探索、解決未來穩態聚變反應堆工程及物理問題的最有效途徑,是地球尋找聚變能源出路的希望。未來,如果能較長時間維持1億攝氏度的高溫,實現接近1000秒的放電時間,人類距離解決核聚變商業化應用的步伐將更進一步。每一秒的增長,在科學上都具有極高的難度,背后是科研人員夜以繼日的攻關。我們期待,在世界各國科學家的共同努力下,核聚變可以早日為人類所掌握和利用,實現清潔能源的夢想,讓“人造太陽”也能造福全人類。


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