核聚变发电站什么时候能建成


 发布时间:2020-09-22 08:24:41

正在接受升级的中国“人造太阳”,为新一轮的物理实验作准备,与此同时,日前,超级计算机“π”系统在上海交通大学上线运行,将支持“人造太阳”的惯性约束核聚变项目等高端科研工程。据了解,“π”系统峰值性能达到263万亿次,位列最新全球TOP500榜单第158名,将成为“IFSA惯性约束

然而它却一再陷入延误和成本超支的泥潭。现在看起来,它的成本要超过500亿美元,是最初估计的10倍——而且在2027年之前,还无法开始它的首次加燃料实验,比原定计划落后了11年。三阿尔法公司的计划听起来相当吸引人,尤其在当前时期。ITER消耗了美国核聚变能源预算的最大份额,其备选方案逐渐得不到政府支持,人们对托克马克技术也越来越失去耐心——这些都刺激了三阿尔法团队及美国、加拿大其他物理学家,转而寻求不同的解决方案。

科学家将这一形如面包圈的环形容器命名为“托卡马克”。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写,又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“磁笼”,像一个中空的面包圈,可用来约束电离了的等离子体。“等离子体就被约束在这个‘磁笼’中,像一个中空的面包圈。通过一种特殊的装置,目前已经可以把氘氚的聚变燃料加热到四五亿摄氏度,然后在高温下发生大量的聚变反应。磁约束核聚变又称为托卡马克方法。”罗德隆说。罗德隆说,几十年来科学家一直在研究和改进磁场的形态和性质,从而能够实现长时间的等离子体的稳定约束,并解决等离子体的加热方法和手段,达到聚变所要求的温度。

据英国《新科学家》9月13日报道,上周,英国AWE(其前身为英国原子武器发展研究中心)公司、卢瑟福·阿普尔顿实验室和美国加州劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的科学家们表示,他们将携手研发激光核聚变作为清洁能源。当氘、氚等较轻元素的原子核相遇时会聚合成较重的原子核,并释放出巨大能量,这一过程就是核聚变。人工控制的持续聚变反应可分为磁约束核聚变和惯性约束核聚变(分为激光核聚变、粒子束核聚变和电流脉冲核聚变3类)两大类。

核聚变应用前景广阔。首先,核聚变原料十分丰富。据测算,每升海水中含有0.03克氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。因此仅在海水中就有超过45万亿吨氘,释放的能量足够人类使用上亿年。其次,核聚变反应过程不产生污染环境的硫、氮氧化物,不释放温室效应气体。此外,聚变堆的安全性还非常高。“核聚变能具有资源丰富、安全、清洁、高效等多种优点,能基本满足人类对于未来理想终极能源的各种要求。” 罗德隆说。科学家设想,如果发明一种装置,能够控制氘和氚聚变,并稳定持续输出能量,那就相当于人造了一个“太阳”。

人类还不能“控制”它!核裂变原子能除了被用作战争武器,更多的是被人类和平利用,如建造核电站发电等,但利用聚变能可没那么容易。到目前为止,虽然人类已经可以实现不可控核聚变,如氢弹爆炸,但要想有效利用它,必须能“控制”核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。这也成为人类掌握聚变核能源道路上的最大掣肘。用什么才能“控制”住核聚变反应?通俗地说,能点燃燃料,能约束聚变,能输出能量。问题来了——点火需要瞬间超高温度和压力(想想太阳内部热核反应的条件),约束聚变的“容器”只能用激光惯性约束和磁场约束(任何地球物质做的容器都承受不住超高温高压)。

”这个名为“dynomak”的核聚变反应堆由亚伯和曾在麻省理工学院研究核反应堆设计的博士生德里克·萨瑟兰合作进行。基于目前的技术,他们在一个密闭空间内制造出了一个磁场,将等离子体“囚禁”在合适的地方,而且时间足够长,让核聚变可以产生,使热的等离子体可以发生反应并燃烧。研究表明,这一反应堆本身就能很好地保持稳定,这意味着,它会持续加热等离子体从而维持热核反应。磁场对于聚变反应堆继续运行必不可少,目前有几种磁场制造方式。

激光点火时间必须控制在十亿分之一秒,才能引起燃料内爆压缩产生聚变能量。2013年9月,美国核聚变国家点火装置(NIF)宣布,首次实现燃料靶点输出能量超出输入能量。中国的“神光”高功率激光打靶装置,使我国成为继美国之后世界上第二个具备独立研究和建设新一代高功率激光驱动器能力的国家。基于磁约束的ITER计划被寄予厚望,该“人造太阳”工程的核心装置叫做“托卡马克”(TOKAMAK),名字来源于环形、真空室、磁、线圈的英文,由前苏联科学家阿齐莫维齐等人在上世纪50年代发明。

国际热核聚变实验堆计划,简称“ITER计划”,是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。该计划倡议于1985年,工程设计于2001年完成,此后经5年谈判,包括中国在内的七个国家于2006年正式签署联合实施协定,正式启动历时将达35年的ITER计划,2013年6月,主装置“托卡马克”综合体建设工作在法国开始,ITER项目正进入全面建设阶段。ITER计划的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能,从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程。

1954年,第一个托克马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。1985年,在美国和前苏联倡议及国际原子能机构(IAEA)主持下,开始进行国际热核实验堆(ITER)这一重大国际科技合作项目,即是一个基于托克马克方案的项目,主要目的是实现氘-氚燃料点火并持续燃烧,最终实现核聚变发电。预计2010年建成,未来发展计划包括一座原型聚变堆,一座示范核聚变堆,到2050年以后有望开发商用核聚变堆。ITER项目依托的托克马克装置由法国卡德拉克(Cadarache)公司制造,人们期望它成为第一个能从等离子燃料的可持续燃烧中产生增益能量的聚变反应堆。

康博纬 蓝风 映秀众

上一篇: 评论:加强顶层设计推动臭氧污染防治

下一篇: 广东:珠三角多地昨日出现臭氧超标



发表评论:
相关阅读
网站首页 |网站地图 |互联网违法和不良信息举报中心

Copyright © 2012-2020 程门能源网 版权所有 0.10793