核电站是通过核聚变释放核能吗


 发布时间:2020-09-21 14:33:52

有没有什么方法,在把气体加热成高温等离子体时又不让其逃逸或飞散呢?罗德隆说,目前主流可控核聚变方式主要有磁约束核聚变、激光约束(惯性约束)核聚变、超声波核聚变。其中,磁约束是利用强磁场约束带电粒子,构造反应腔,建成聚变反应堆,将聚变材料加热至数亿摄氏度高温,实现聚变反应。“目前,

另外,中国工程物理研究院研制的Z箍缩驱动聚变技术也属于惯性约束,它是利用脉冲功率技术,创造大电流从金属套筒(后变为等离子体)流过的条件,产生超强电磁内爆,使等离子体套筒获得足够的内爆动能,然后与聚变靶丸相互作用,把动能变为辐射能,近似球对称低压缩热核燃料,最终实现大规模的热核聚变。惯性约束的好处在于设备可以做小,而且开、关火控制性能也比较好,适合在未来用于飞行器等领域,但其缺点是需要消耗大量能源产生激光用来点火,而且燃料靶丸制造成本也很高。

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。

首先需要将氘氚的等离子体瞬间加热到1亿摄氏度,并至少持续1000秒,才能为人类所用。记者近日走进科学岛上的中科院合肥研究院等离子体物理研究所(简称等离子体所),走近“人造小太阳”EAST,探寻演绎数十年的现代版夸父追日的故事。等离子体所成立于1978年,以探索、开发、解决人类无限而清洁的新能源为目的。它是中国最重要的核聚变研究基地之一,是世界实验室在中国设立的核聚变研究中心。在探索新能源过程中,该所先后建造了中小型托卡马克HT-6B和HT-6M以及超导托卡马克HT-7和全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)。

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。

”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。

专家认为,如果在民用上能实现可控,将彻底改写人类的能源版图。不过,核聚变反应原理看上去虽然非常清晰,但要实现受控热核聚变反应却非常困难。罗德隆说,实现受控热核聚变反应至少要满足两个苛刻条件。第一,极高的温度。氘核与氚核间发生聚变反应时,温度须达到5000万摄氏度以上。这种在极高温度下才能发生的聚变核反应也称热核反应。在如此高温下,物质已全部电离,形成高温等离子体。第二,充分的约束。即将高温等离子体维持相对足够长的时间,以便充分地发生聚变反应,释放出足够多的能量。

在过去的十多年里,这些标新立异的科学家们创立研究公司不下一打,希望能找到聚变反应堆的替代设计方案。他们中有些已经报告了鼓舞人心的成果,还有些已筹到可观的投资。三阿尔法公司也已增加了1.5亿美元,投资者包括微软联合创始人保罗·艾伦、俄罗斯政府风投公司Rusnano等。但成功也让他们对未来前景更加审慎。麻省理工学院(MIT)核物理学家杰弗里·弗雷伯格说,三阿尔法公司“要扩大反应堆规模的话,还要克服一些难题”。比如,公司必须证明它能达到10亿开氏度的高温,这是燃料点火所需的温度;还必须证明他们有实际可行的方法,把反应产生的能量转化为电力。

此后不久,中科院等离子体物理研究所成立,并于1995年建成HT—7托卡马克装置。这是继法国之后第二个能产生分钟量级高温等离子体放电的托卡马克装置。据悉,中国已先后建成并升级改造了中国环流器二号A和“东方超环”(EAST),用于研究等离子体的稳态和先进运行,探索实现聚变能源的工程、物理问题。前者是我国首个带偏滤器的大型托卡马克聚变研究装置,后者是世界首台全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置。EAST的建成使我国成为世界上少数几个拥有该类型超导托卡马克装置的国家。

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