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核聚变技术 能源危机或就可以化解

2017-07-13 02:20
PokerJoker
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101.2秒创造了什么记录?

上亿度的物质足够烧毁任何与其相接触的东西,那么就算能将这些反应燃料点燃,又能拿什么来盛放它?“超导托卡马克”装置的研制就是为了实现能将上亿度的物质存放于其中的目的。具体的基本原理在高中物理课本就有提到,是通过将这些物质约束在一个密闭的环中使其高速旋转,来将其固定在一个密闭的空间中,从而实现了变相的盛放。

而中国研制的“盛放”该物质的超导托卡马克装置就是EAST。

EAST全称Experimental Advangced Superconducting Tokamak,是由中国科学家独立设计建造的世界首个全超导核聚变实验装置,位于安徽合肥的等离子物理研究所,于2007年通过国家验收。EAST是一个实验堆,主要目的在于研究等离子体稳态约束的实验可行性,为未来能发电的示范堆建设积累经验与数据,

高约束模是未来ITER(ITER计划由美、法等国在20世纪80年代中期发起,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)的基本运行模式,为实现稳态运行并达到有效的偏滤器热量排除,ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是目前世界上唯一具备这两大特色的且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克。

要稳定地利用核聚变必须首先满足两个条件。一是把氚或氘的等离子体瞬间加热到1亿摄氏度,二是至少持续1000秒以达到持续反应。此次,EAST在世界上首次实现了5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行,实现了从60秒到百秒量级的跨越,其稳态运行模式将为ITER和未来反应堆提供重要参考。

EAST(先进超导托卡马克实验装置)大科学工程管理委员会副主任罗广南教授说,先前的一些聚变实验持续了100多秒,但它们就像“骑一匹烈马”,难以控制不稳定的等离子体。不过,EAST上进行的实验更像是一次盛装舞步表演,处在被极强电磁场屏蔽的一个环形室中的等离子体被控制在一种高效稳定态H-mode(高约束模式)。“这是一次具有里程碑意义的事件,它增强了人类利用核聚变能的信心。”

但与此同时,有人认为,上百秒的持续放电,意义可能并没有那么大。聚变能否实现的标准是Lauson criterion。即密度、温度、约束时间三者的乘积要大于一个固定的数值,其他两项无法达到一定的数值,单独谈约束时间没有太大的意义。

“一步之遥”的能源共产主义

可控核聚变什么时候能实现?有个笑话是“永远还需25年”。有人估计是2050年,但这也仅仅只是猜测,因此可控核聚变的实现被戏称为“一步之遥”。目前,人类所能做的就是多试验、多投入,多积累经验,为今后的成功积累量变。

相比于以往,EAST101.2秒持续放电确实创造了新的世界纪录;但对于可控核聚变的终极目标来说,这一纪录只能说是微不足道。为什么如此说呢?101.2秒的持续放电时间仍远远达不到使这项技术商业化所需的持续时间——以几十年而非几分钟计。

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