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时间:2018-12-27  来源:新浪科技-自媒体综合  作者:新浪科技-自媒体综合浏览:  评论:  条  加入收藏

中国“人造太阳”首次达到1亿度运行,这意味着我国核聚变技术又上升到一个新的台阶。什么样的装置能耐如此高温?距离世界先进水平还有什么差距?

来源:科学加微信公众号

文/记者 李鹏 编辑/陈永杰

新媒体编辑/陈炫之

采访专家:高翔(中国科学院等离子体物理研究所聚变堆总体研究室研究员)

核心内容:

1、尽管可以达到1亿度以上,但磁笼等离子体的温度也是从中心到外围递减的,其最接近装置的温度已经降到了1万度以下,而外边的装置通过水冷系统可以把温度控制在150度到300度之间;

2、目前日本已经可以实现5亿度的高温,美国和欧洲也已经达到2亿度以上的水平;

3、由于可控聚变反应需要的条件比较高,一旦发生事故,只是造成反应的等离子体约束破裂,聚变反应也会因为反应条件丧失而终止。因此,聚变燃料的保存运输、聚变电站的运行都比较安全。

中国科学院等离子体所11月12日发布消息,我国“人造太阳”项目获得重大突破,首次实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦,等离子体中心电子温度首次达到1亿度。这意味着我国的核聚变技术又上升到一个新的台阶,中国距利用核聚变能的梦想又近了一大步。

被称为中国“人造太阳”的“东方超环”(EAST)大科学装置(供图 视觉中国)

被称为中国“人造太阳”的“东方超环”(EAST)大科学装置(供图 视觉中国)

不过,按照现在的研究进展,人类实现聚变能的商业化应用至少还要等到2035年以后。

01核聚变其实并不复杂

“‘人造太阳’只是为了便于大众理解的一种比喻说法,它是指科学家利用太阳核反应原理,为人类制造一种能提供能源的机器——人工可控核聚变装置,科学家称它为全超导托卡马克核聚变试验装置。”中国科学院等离子体物理研究所聚变堆总体研究室执行主任高翔研究员对北京科技报记者表示。

中国的“人造太阳”又称为“东方超环”(EAST),是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,也是中国第四代核聚变实验装置。

“人造太阳”并不能像真正的太阳那样给我们光和热。这也是不可能的,否则,地球上的我们离这样的装置这么近,还不被气化了?哪里还有科学家做实验?

核聚变反应示意图(图片来自网络)

核聚变反应示意图(图片来自网络)

其实,核聚变并不复杂,它是指氢原子核反应时放出巨大能量的过程。只要聚拢两个氢同位素原子,用压倒性的力量把它们撞在一起;两个原子核克服了它们之间天然的排斥力实现融合,就能发生核聚变,并释放出巨大的能量。但是在现实中,其发生反应的条件比重原子核发生的核裂变要苛刻得多。

根据科学构想,核聚变主要有冷核聚变与热核反应两种方式。

冷核聚变是指轻原子核在相对低温(甚至常温)下进行地核聚变反应,这种设想将极大的降低反应要求,只要能够在较低温度下让核外电子摆脱原子核的束缚,或者在较高温度下用高强度、高密度磁场阻挡中子或者让中子定向输出,就可以使用更普通更简单的设备产生可控冷核聚变反应,同时也使聚核反应更安全。不过这种情况还只是针对自然界已知存在的热核聚变而提出的一种概念性“假设”。

热核反应是当前很有前途的新能源获取方式,是指参与核反应的轻原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应。

热核反应是氢弹爆炸的基础,1967年6月17日中国第一颗氢弹已经爆炸成功,这个过程在瞬间产生大量热能,但目前还无法加以利用。不过科学家们发现,如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现受控热核反应。这也正是现在中国、美国、日本及欧盟等一些国家和组织正在进行试验研究的重大课题。

……

(未完)

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