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我国已成为核聚变能开发“领跑者”

导读: 核聚变能由于资源丰富和无污染,被科学界认为是最有希望彻底解决能源和环境问题的根本出路之一。中科院专家指出,我国自21世纪初正式参加国际热核实验堆ITER计划后,核聚变技术已达到国际先进水平。

  核聚变能由于资源丰富和无污染,被科学界认为是最有希望彻底解决能源和环境问题的根本出路之一。中科院专家指出,我国自21世纪初正式参加国际热核实验堆ITER计划后,经过十多年的努力,核聚变科研能力、重要部件制造工艺能力、工程建造能力、大科学工程管理能力等均已达到国际先进水平,具备建设自主产权聚变工程实验堆的能力。

  在开发核聚变能被人们形象地称为“人造太阳”的路上,中国已从“追赶者”、“并跑者”,成长为具备强大国际输出能力的“领跑者”。科学家们数十年艰辛“逐日”,就是盼望核聚变能点亮的第一盏灯在中国。

  核聚变能:清洁无限的能源希望

  煤炭、天然气、石油等化石能源最终将会枯竭,人类未来的命运聚焦在寻找更加持久的清洁能源上,核能成为人们寄予厚望的未来能源之一。核能分为核裂变能与核聚变能,前者已经被人类利用发电,但核裂变堆多采用铀、铯等放射性物质作为燃料,这些物质蕴藏有限,还会产生强大的辐射,放射性核废料的处理也是难题。核聚变能与太阳产生能量的方式相同,都是由原子核聚变放出巨大能量。在地球上,人类也早已实现了核聚变——氢弹爆炸。但氢弹是一种武器,爆炸时会在极短的时间内释放出极大的能量,从而在一定范围内产生毁灭性的后果。

  如果氢弹的爆炸过程被人为地大大减缓,如果爆炸产生的能量被缓慢而稳定地输出,转化为电能,那氢弹就不再是屠戮生灵的武器,而成了泽被百姓的一个能源库——人造太阳。

  因此,人造太阳又被称为“可控热核聚变”。科学家们介绍,它的特点是产生过程中辐射可忽略不计,从储量丰富的海水中提炼氢的同位素氘、氚作为燃料,不会带来污染物。

  据预测,每一升海水中所蕴含的氘如果提取出来,发生完全的聚变反应,能释放相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算,根据目前世界能源消耗水平和海水存量,核聚变能可供人类使用数亿年。

  与国际空间站研究、欧洲加速器、人类基因组测序研究等项目一样,该领域的研究也是一个国际科技合作项目。美、法等国在20世纪80年代中期发起了国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,为人类输送巨大的清洁能量。中国于2003年加入ITER计划,成为七方成员之一,承接整个计划9%左右的采购包任务,并享受全部知识产权。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位。

  我国已具研发和建设自主核聚变工程实验堆能力

  “当中国宣称要用2000万美元建造全超导核聚变实验装置,国际学界没有人相信。”中国工程院院士李建刚想起十多年前依然记忆犹新。

  1998年中国科学院等离子体研究所成立EAST团队,目标是建设世界首个全超导核聚变实验装置EAST,它的中文名字“东方超环”寄予着中国科学界的巨大期望。为此,中科院等离子体所成立了12个研究室,两个技术支撑中心,攻克装置建设过程中的一个个拦路虎。

  “是一种精神、一种事业的快乐,支撑起了这些人。”李建刚说:“这个项目如果没做好,我们觉得愧对整个国家,愧对整个社会。”

  2006年9月,中国自主设计建造的世界首个全超导非圆截面核聚变实验装置EAST建成,并完成了首次成功放电,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。与国际同类实验装置相比,它在当时获得四项世界“第一”,即使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快。

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