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【中国之声】中国“人造太阳”实现1亿度等离子体运行

2018-11-14 15:11:00来源:央广网
  我们距离开发利用核聚变清洁能源还有多远?

  央广网合肥1114日消息(记者刘军)据中国之声《新闻纵横》报道,一亿摄氏度的温度,您肯定没见过,估计听都很少听到。据科学测算,太阳的表面温度约5500 摄氏度,1亿摄氏度远远高于太阳的表面温度。这1亿摄氏度的温度真的存在吗?1112号,我国中科院等离子体所发布消息称,中国科学家近日成功实现了这“一个亿”的目标,而这个温度来自于中国的“人造太阳”。

  2018年度EAST实现的1亿度等离子体放电

  人造太阳是“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”的俗称,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。太阳是一个高温高压的热熔炉,它的光和热是来源于氢的两个同胞兄弟——氘和氚在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量。这也是就是核聚变的原理。“人造太阳”就是模仿的这一过程而进行的聚变核反应。

  根据科学家的分析,如果未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站,每年只需要从海水中提取304公斤的氘就可以产生1000兆瓦的电量,照此计算,地球上海水中含有的45万亿吨氘,足够人类使用上百亿年,比太阳的寿命还要长。实现可控制的核聚变反应,打造一个“人造太阳”作为清洁能源,成为当今世界很多科学家梦寐以求的事情。

  从20世纪40年代末起,各国就对聚变能的科学可行性展开了不同规模的理论和实验探索研究,投入科学家及工程师上千人,每年经费总计超过10亿美元。目前在世界上最大的人造太阳装置是“欧洲联合环”,科学家已经获得了最大的聚变功率输出1617兆瓦。但是只能短暂地运行。

  中国的人造太阳装置EAST超导托卡马克于200010月正式开工建设,其科研水平已达国际同类研究的最前沿。

  “人造太阳”取得的研究成果对我们的未来发展有哪些重要意义呢?

  在中国科学院合肥物质科学院等离子体物理研究所,有着“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置,在最近结束的2018年科学实验中,成功实现了1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。EAST超导托卡马克实验室副主任龚先祖介绍说:“在2018年的实验过程中,我们使总的加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300个千焦,1亿度的等离子体运行,时间维持在将近10秒。”

  实现1亿度等离子体运行是“人造太阳”的三大科学目标之一,其涉及的关键性技术也是未来聚变堆研究的基础性条件。众所周知,核能的利用包括裂变和聚变两种主要形式。目前为人们所熟悉的是受控核裂变技术,就是使重金属元素的核子通过裂变而释放出巨大能量,当前世界上的核电站就是受控核裂变技术的实际应用。但重金属元素难以获取、裂变反应堆会产生放射性较强的核废料,这些不利因素都限制了核能的发展。

  而通过原子核聚合释放能量的聚变技术,类似于太阳产生热量的过程,所用的原料是氢的同位素氘和氚,这些元素在海水中含量极其丰富,同时聚变产生的废料为氦气,没有污染。因此,作为一种几乎是无限的、清洁的新能源,世界主要发达国家都在竞相研究、开发聚变能。等离子体物理研究所研究员王亮介绍说,通过优化稳态射频波等多种加热技术在高参数条件下的耦合与电流驱动、等离子体先进控制等,今年实验所取得的成果,进一步拓展了适应于聚变堆高性能等离子体稳态高约束模式的运行区间。王亮:“这是我们EAST装置实现的一个新的突破。标志着我们的装置达到了一个新的运行区间。更接近未来聚变堆的实验条件,为未来聚变堆进行一系列的物理实验基础和科学支持,所以我们在稳态运行的研究上,继续保持国际领先的水平。”

  在前几天于印度举行的第27届国际聚变能大会上,中国科学家今年取得的这一系列重大突破,再次获得了国际同行的广泛认可与高度关注。EAST超导托卡马克实验室副主任龚先祖介绍说,本年度实验获得的归一化参数已经接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,将为未来国际热核聚变实验堆运行和正在进行的中国聚变工程实验堆工程和物理设计提供重要的实验依据与科学支持。龚先祖:“特别是在物理研究方面,我们实现了高密度、高约束,完全非感应稳态运行模式,在规划参数方面,我们能够满足未来聚变堆的实验条件。将会为未来的ITER运行及中国聚变工程实验堆奠定了非常良好的、坚实的科学基础和实验条件。”

编辑: 鲍玉婵

【中国之声】中国“人造太阳”实现1亿度等离子体运行

据中国之声《新闻纵横》报道,一亿摄氏度的温度,您肯定没见过,估计听都很少听到。据科学测算,太阳的表面温度约5500 摄氏度,1亿摄氏度远远高于太阳的表面温度。这1亿摄氏度的温度真的存在吗?11月12号,我国中科院等离子体所发布消息称,中国科学家近日成功实现了这“一个亿”的目标,而这个温度来自于中国的“人造太阳”。

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