从海水中提取核聚变燃料小说


 发布时间:2020-09-19 19:11:03

欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯共同资助这个项目,其中欧盟出资约45%,其他6方各承担约9%,最终目标是在2050年前后实现核聚变能商业应用。11月28日,中国科技部在北京召开“ITER十年——回顾与展望”研讨会,宣布从2008年至2017年,中国承担的ITER采购包制

激光核聚变是利用激光照射核燃料使之发生核聚变反应,由于其在许多方面与氢弹爆炸非常相似,所以,自上世纪60年代激光器问世以来,科学家就开始致力于利用高功率激光使聚变燃料发生聚变反应,来研究核武器的某些重要物理问题。激光核聚变反应堆不会产生大量可能会熔化的热物质。不过,核聚变中子非常危险。燃料中的氚也具有放射性,会释放出β粒子,人吸入这种粒子会有危险,而且其半衰期很长,为12.5年。现今,全球最大的核聚变激光装置是位于劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的国家点火装置(NIF),该实验室的科学家们希望到明年年底,能从核聚变中获得足够多的能量来产生激光脉冲从而实现“点火”。点火是种能自我维持的反应,可产生远超“盈亏”点的大量能量。(刘霞)。

据介绍,中国各相关部门对HT-7退役非常重视。中科院等离子体研究所委托原子能科学研究院编制了《HT-7超导托卡马克装置退役项目环境影响评价报告表》。2012年12月,HT-7退役实施方案通过专家组论证。等离子体研究所还委托安徽省辐射环境监督站对退役场所及周围环境进行了验收监测。环境监测数据显示,该退役场所没有造成放射性污染,达到无限制开放要求。等离子体所党委书记张晓东介绍说,退役后,HT-7主机移至展厅安置,部分组件搬迁重新安装,继续为EAST服务。(记者蔡敏)。

20世纪50年代初,苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路,不断进行研究和改进,于1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克(tokamak)。这是一个由封闭磁场组成的“容器”,像一个中空的面包圈,可用来约束电离了的等离子体。托卡马克中等离子体的束缚是靠纵场(环向场)线圈,产生环向磁场,约束等离子体,极向场控制等离子体的位置和形状,中心螺管也产生垂直场,形成环向高电压,激发等离子体,同时加热等离子体,也起到控制等离子体的作用。

人造太阳是个啥?国际热核实验反应堆(ITER)计划也被称为“人造太阳”计划,由欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度等7方共同参与,其目的是借助氢同位素在高温下发生核聚变来获取丰富的能源。其原理类似太阳发光发热,即在上亿摄氏度的超高温条件下,利用氘、氚的聚变反应释放出核能。核聚变燃料氘和氚可以从海水中提取,核聚变反应不产生温室气体及核废料。由于原料取之不尽,不会危害环境,这一计划被寄希望解决未来的能源问题。

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)。

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”。

HT-7是中国磁约束核聚变研究走向世界前沿的见证。稳态运行的核聚变反应堆产生能量的方式和太阳产生能量的方式相同,都是由原子核聚变放出巨大能量,因此它也被俗称为“人造太阳”。20世纪80年代中期,美国、苏联等国发起了国际热核实验反应堆ITER计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆。中国于2003年加入该计划,中科院等离子体研究所是国内主要承担单位。在HT-7的研究基础上,中科院等离子体研究所还研制成世界新一代的全超导托卡马克EAST,并于2006年首次成功进行了放电实验。

这种装置极为复杂。它的环形容器缠绕着多套电磁线圈,以形成磁场来限制等离子体。还有更多线圈通过中心的洞以驱动通过等离子体的强大电流。还有它的燃料是氢同位素氘(D)和氚(T)的组合(D-T)。科学家们普遍认为,对原子能反应堆来说,D-T是唯一明智的选择,因为与其他组合燃料相比,它的燃点较低,只需大约1亿开氏度,而且能释放更多能量。但反应释放的能量80%都是超快中子的形式,这会对容器壁造成巨大破坏,产生高放射性。如果要发电,必须用中子的能量来加热传统蒸汽轮机中的水,这一过程的效率只有30%到40%。成本高、复杂、进展缓慢,这些问题也是惯性约束聚变所要面对的。惯性约束聚变是替代托克马克磁约束聚变的最主要方法,也获得了许多政府资助。这种方法是用高能激光束点燃冷冻的燃料丸,实现向心聚爆。惯性约束聚变的方案也已开展了几十年,如位于加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火装置,目前同样在为实现聚变发电的承诺而努力。

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。

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