轻核裂变和轻核聚变都向外释放核能


 发布时间:2020-09-21 21:14:31

中科院院士万元熙说:“中国的超导技术因ITER得到长足发展,如高功率的连续波加热、遥控机器人维护以及材料、大型低温系统、大型电源……这十年来,中国在聚变的各个领域都迅速发展,有些走到了世界前列。”数千名科研工作者参与,人才团队形成品牌ITER十年,也是中国核聚变工程技术人才与团队

2017年7月,EAST装置在世界上首次实现了5000万摄氏度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行,创造了核聚变的世界纪录。这一里程碑式的突破,表明在稳态运行的物理和工程方面,我国磁约束核聚变研究走在国际前沿。罗德隆说,在大力推进自身托卡马克装置研制和实验的同时,我国也积极参与、推动国际热核聚变实验堆ITER计划。他介绍,ITER的构成相当复杂,需要各项超前技术。我国陆续承担了该计划18个采购包的制造任务,涵盖了ITER装置几乎所有的关键部件,制造任务由几十家科研院所、企业承担。

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,因为等离子体很快会发生泄露或变得不稳定。现在,科学家们计划利用激光核聚变产生电力。与磁约束核聚变相比,激光核聚变产生的温度更高、压力更大,因此,核聚变发生得更快,只需要将等离子体限制几十亿分之一秒即可。

制图:张芳曼原料资源丰富、释放能量巨大,而且安全、清洁核聚变是终极能源吗(关注·走近“颠覆性技术”⑥)人类从未停止过对更高效更清洁能源的探索,其中核聚变能被认为是终极选择之一。为推进可控核聚变研究,各国联合推动了国际热核聚变实验堆(ITER)计划。近日在科技部举办的中国加入ITER计划十周年纪念活动上,科学家就“核聚变是能源的美好未来吗”等话题进行了探讨。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原子核中蕴藏巨大的能量,从一种原子核变为另外一种原子核往往伴随着能量的释放。

同年美国因国内政策调整而退出ITER计划,其余三方继续合作对原工程设计进一步修改完善,于2001年7月完成了ITER工程设计、最终报告及主要部件的研制。我国于2003年作为全权独立成员正式加入ITER计划,同期,美国宣布重新加入ITER计划。此后,韩国和印度分别于2003年6月和2005年12月加入ITER计划。如今ITER计划发展成为了中、欧、印、日、俄、韩、美7方主导,30多个国家共同合作,覆盖人口超过全球一半,是仅次于国际空间站的国际大科学工程计划,也是目前世界上规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。

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。

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