在核聚变中为什么比核能增大


 发布时间:2020-09-25 14:45:11

目前,英国卡拉姆的欧洲联合环形加速器(JET)以及正在法国建设的测试反应堆的国际热核聚变实验堆(ITER)计划使用的都是磁约束核聚变装置。磁约束核聚变使用强大的电脉冲轰炸重氢来产生等离子体。在聚变发生前,科学家们需要施加一个强大的磁场,将等离子体牢牢限制住。然而,做到这一点很困难

由于核爆炸释放的能量是瞬间而巨大的,因此如何将核爆炸的能量安全地转化成可以利用的热能和电能,技术难度非常大。在设想的电站当中,核装置在一个巨大的洞室中爆炸,爆炸之前往洞中喷液态金属钠,并使钠在爆炸时刻在爆炸装置的周围形成一定的分布从而大量吸收爆炸的能量,同时还可以有效降低爆炸冲击对爆破洞壁的作用强度。爆炸后,把加热了的钠从洞中抽出,与电站第二回路形成热交换,从而发电。当然,要实现核爆聚变电站,还需要解决很多问题,例如核燃料的生产和回收问题、安全地把核爆炸能转换为热能和电能,同时还要大幅减少工程技术上的难度。除了以上几种利用聚变能的方式,科学家还研究了重力场约束型核聚变、常温核聚变、L子催化核聚变、超声波核聚变以及气泡核聚变等聚变方法,这些都是人们试图实现核聚变受控进行,实现能量持续平稳输出的有力尝试。希望能够通过人们的不断努力,让我们早日用上能量取之不尽用之不竭的人造“小太阳”,从而在享受现代科技带来的舒适便利之时,又采用清洁的能源而不污染环境。作者单位:环境保护部核与辐射安全中心。

2014年,EAST顺利完成重大升级改造,有效提高辅助加热系统装置等性能,成为未来五年世界上最有能力率先实现百秒量级长脉冲高性能等离子体放电的聚变实验装置之一。今年2月,EAST辅助加热项目通过国家验收。辅助加热系统投入工作后1年,“人造小太阳”的放电时间达到100秒、温度达到5000万摄氏度。目前,由欧盟、美、日、俄、中、韩、印七方共同承担的ITER计划是全球规模最大、影响最深远的国际科技合作项目之一。经过30多年发展,等离子体所在高温等离子体物理实验及核聚变工程技术研究方面处于国际先进水平,形成了广泛的国际交流与合作,与欧、美、俄等近三十个国家和地区建立了合作交流关系,曾两次获得中国国际科技合作奖,成为“第三世界科学院开放实验室”和“世界实验室聚变研究中心”。(完)。

“这就像一个乐高玩具,如果有一块积木少了,整个项目就要就要受阻”。除美国之外的ITER的6个参与方现已同意在2018年年中之前承诺支持最新预算。比戈说:“但美国一直没有这么做,他们还需要更多的讨论,所以我来到华盛顿,准备会见一些高层官员,向他们解释50%进度完成的意义,争取获得一些支持,让美国能按时提供他们负责建造的组件。”比戈承认:“如果美国没有按时提供资金……这会破坏整个项目,我们将无法在2025年完成建设任务。”他希望美国政府把ITER项目放在高优先级位置。

惯性约束聚变反应过程中的压力相当于1万亿个标准大气压,氘和氚会被压缩到仅有同质量液体体积的千分之一,反应时间最多只有100亿分之一秒。现有实验探测手段很难深入到聚变燃料内部进行测量,只能利用超级计算机模拟,研究其中的物理细节。更高性能的超级计算机的出现,将大大增加理论模拟的能力,加快研究进程,让人们早日实现可受控的人造小太阳。未来挑战利用可控聚变能是解决全球能源和环境问题的一个重要途径,而实现聚变反应堆商业化运行需要3个阶段:建造ITER装置并据此进行科学和工程研究;设计、建造与运行聚变示范电站;建造商业化聚变反应堆。

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。

人入 沈如刚 王篷

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