用核聚變塑造另一個(gè)“太陽(yáng)” 可再生能源再迎利好

來(lái)自權(quán)威媒體日前報(bào)道消息，“人造太陽(yáng)”近日取得重大突破，實(shí)現(xiàn)加熱功率超過(guò)10兆瓦。在眾多業(yè)界人士看來(lái)，隨著這一聚變堆實(shí)驗(yàn)運(yùn)行迎來(lái)重大突破，利用核聚變催生清潔能源的愿景也就更近了一步。 11月12日中科院等離子體所發(fā)布消息，磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“人造太陽(yáng)”迎來(lái)重大突破：近期實(shí)現(xiàn)1億攝氏度等離子體運(yùn)行。“人造太陽(yáng)”又稱為“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃”，利用核聚變產(chǎn)生的巨大能量，即使在地球資源枯竭的狀態(tài)下也能源源不斷提供清潔能源。

核能，也被稱之為原子能，是能源家族的新成員。作為資源來(lái)講，它是無(wú)限的同時(shí)又是清潔的。從原料來(lái)看，核聚變所需的氘氚在海洋中幾乎可以說(shuō)取之不盡用之不竭，而且核聚變過(guò)程中并不會(huì)產(chǎn)生任何輻射廢料，因此極其環(huán)保。因而長(zhǎng)期以來(lái)被科學(xué)家認(rèn)為是未來(lái)人類終極能源之一，可以大規(guī)模生產(chǎn)。

首先是氫核發(fā)生一系列聚變，然后釋放出巨大能量。不過(guò)，其外型雖然像火爐，但是其能量釋放的原理卻和太陽(yáng)一模一樣。把一團(tuán)火球——上億度的等離子體，用磁的方法把它懸浮起來(lái)，跟周邊的任何容器材料不接觸，這個(gè)時(shí)候就可以把它加熱、控制，進(jìn)而造出太陽(yáng)。而EAST外形像一個(gè)甜甜圈，它使用超導(dǎo)體，以最小的能耗獲取最強(qiáng)的磁場(chǎng)。據(jù)相關(guān)資料顯示，該裝置高11m、直徑為8m，而重量則高達(dá)400噸。

之后一定技術(shù)將這些能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化。如果把氣體加熱到上億度，它就會(huì)發(fā)生聚變，可以像太陽(yáng)一樣發(fā)出巨大的能量。而在穩(wěn)定核聚變中，1億度的溫度可以說(shuō)是其中極為基礎(chǔ)的一環(huán)，因?yàn)橹挥兄行臏囟冗_(dá)到了1億度，核聚變才有可能發(fā)生。目前，得益于受控核裂變技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)裂變能的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商用化。隨著近幾年的一些技術(shù)突破，核聚變的到來(lái)變得越來(lái)越近，按照目前樂(lè)觀預(yù)期，在本世紀(jì)前，穩(wěn)定核聚變將成為可能。

被寄予最大希望的核聚變實(shí)驗(yàn)方案叫“托卡馬克”——用超強(qiáng)的磁場(chǎng)約束高溫的核燃料。EAST又稱東方超環(huán)，是中國(guó)研制的世界第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)“托卡馬克”。作為我國(guó)第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，繼去年創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運(yùn)行的世界紀(jì)錄后，EAST再次實(shí)現(xiàn)了高約束、高密度、高比壓的完全非感應(yīng)先進(jìn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式。通過(guò)優(yōu)化穩(wěn)態(tài)射頻波等多種加熱技術(shù)在高參數(shù)條件下的耦合與電流驅(qū)動(dòng)、等離子體先進(jìn)控制等，實(shí)現(xiàn)加熱功率超過(guò)10兆瓦。

其獲得的實(shí)驗(yàn)參數(shù)接近未來(lái)聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件，朝著未來(lái)聚變堆實(shí)驗(yàn)運(yùn)行邁出了關(guān)鍵一步。因?yàn)榉€(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行模式是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃的基本運(yùn)行模式，也是未來(lái)反應(yīng)堆需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。作為目前世界上唯一具備這兩大特色的且具有長(zhǎng)脈沖運(yùn)行能力的全超導(dǎo)托卡馬克，EAST的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式將為ITER和未來(lái)核聚變反應(yīng)堆提供重要參考。

據(jù)悉，EAST是中科院等離子體所自主設(shè)計(jì)、研制并擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。而這一實(shí)施結(jié)果將決定人類能否迅速地、大規(guī)模地使用聚變能，從而可能影響人類從根本上解決能源問(wèn)題的進(jìn)程。在眾多業(yè)界人士看來(lái)，一旦人造太陽(yáng)建造完成后，我國(guó)也將成為首個(gè)擁有1000兆瓦的核聚變電站的國(guó)家。同時(shí)，這也將直接開(kāi)啟第四次工業(yè)革命時(shí)代。