全超導託卡馬克核聚變實驗裝置

2020-12-16 騰訊網

由於核裂變的汙染特性，可控核聚變是未來和平發展核能的終極方式。1968年8月在蘇聯新西伯利亞召開的第三屆等離子體物理和受控核聚變研究國際會議上，蘇聯的T-3託卡馬克上實現重大突破，在國際上掀起了一股託卡馬克的熱潮。2006年9月28日，中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設計、自主建造而成的新一代熱核聚變裝置EAST首次成功完成放電實驗，獲得電流200千安、時間接近3秒的高溫等離子體。

EAST成為世界上第一個建成並真正運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置。2016年1月28日凌晨零點26分，中國科學院合肥物質科學研究院全超導託卡馬克核聚變實驗裝置EAST成功實現了電子溫度超過5千萬度、持續時間達102秒的超高溫長脈衝等離子體放電，這是國際託卡馬克實驗裝置上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電。該成果在未來聚變堆研究中具有裡程碑意義，標誌著我國在穩態磁約束聚變研究方面繼續走在國際前列。

核能作為最具潛力的新能源，包括裂變能和聚變能兩種主要形式。受控核裂變技術的發展已實現了商用化，但裂變需要的鈾等重金屬在地球上含量稀少，而且反應會產生放射性較強的廢料。儘管人類已經實現了氘氚核聚變（氫彈），但能量瞬間釋放並不可控，目前開展的受控核聚變研究正是致力於實現聚變能的和平利用。維繫聚變的燃料是氫的同位素氘和氚，海水中氘的儲量可使人類使用幾十億年。因此，世界各國不遺餘力競相研究開發聚變能源。

託卡馬克是蘇聯科學家於20世紀50年代發明的環形磁約束受控核聚變實驗裝置，託卡馬克產生聚變能的可行性已被證實，但相關結果都是以短脈衝形式產生的。超導技術成功地應用於產生託卡馬克強磁場的線圈上，是受控熱核聚變能研究的一個重大突破。超導託卡馬克使磁約束是公認的探索和解決未來聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。

相關焦點

  • 人造太陽 EAST全超導託卡馬克核聚變實驗裝置
    可控核聚變裝置俗稱「人造太陽」，是全球核聚變人一代代接力奔跑，致力於照亮人類未來的終極能源夢想。伴隨全球人口增長與經濟發展，能源需求將持續增長。然而，地球化石燃料的儲量有限，尋找未來能源成為當務之急。而太陽的能量，科學家們早已探明究竟：來自其內部的核聚變反應。託卡馬克，簡單來說是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器。它的中央是一個環形真空，外面圍繞著線圈。通電時，其內部會產生巨大螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高溫度，以達到核聚變目的。正如太陽造福於整個地球，「人造太陽」的研製，將為人類帶來巨大福祉。
  • 技術關鍵託卡馬克裝置,仍然需要技術突破
    首先我們要知道：究竟是什麼原因導致核聚變難以實現。那就是對於核聚變的控制。如果不對核聚變加以控制，任由其肆意進行，那麼就會變成氫彈，只能帶來災難。所以，如何約束住核聚變的能量，就是一個問題了。他們根據這個方案的設計裝置所包含的部分（「環形」、「真空」、「磁」、「線圈」）為其命名，這就是託卡馬克裝置。託卡馬克裝置的原理，就是利用強大的磁場，將被升到超高溫、處於等離子態的粒子束縛在線圈之間的真空腔內。在這裡，粒子會被加速到每秒5公裡的速度，從而為核聚變提供條件。
  • 在地球上「種太陽」:一文讀懂核聚變和ITER的前世今生
    最近有條新聞刷爆了朋友圈，「國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃重大工程安裝啟動儀式7月28日在法國該組織總部舉行。國家主席習近平致賀信。」那麼，國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃到底是何方神聖？與此同時，一系列的伴隨性問題也冒出來了，比如：什麼是核聚變，什麼是熱核聚變，什麼是受控核聚變，什麼是託卡馬克裝置？
  • 六天,逆轉中國核聚變命運,美國也無能封鎖!
    1990年，蘇聯第一個「超導託卡馬克裝置」——T7所在研究所的所長寫信給核工業西南物理研究所，表示我這有個好東西，擱著也是封存浪費了，提出有條件送給中國。由於T7託卡馬克裝置是黑進來的，沒有通過立項，所以等離子所很長時間只能發生活費，沒有工資，處處捉襟見肘了，還要供著喜歡喝酒的大毛科學家，年輕人年輕人都進不來！1994年，合肥等離子物理研究所通過將T-7消化吸收了國際先進的核聚變研究成果，組裝出了零件全國產的的超導託卡馬克裝置HT-7。
  • 如果核聚變成功了,一度電一毛錢不到,會產生什麼影響?
    所以說，研究利用核聚變穩定持續的發電是全球各主要國家共同努力想要達成的最終目標，哪國率先掌握了核聚變發電技術，就佔領了能源制高點，這有著巨大的意義。目前來看，實現核聚變主要有兩種方式，「第一，採用磁約束來實現高溫條件的託卡馬克環形裝置；第二，採用高能雷射實現核聚變需要的溫度裝置」。
  • 誰才是人類未來的太陽,託卡馬克?仿星器?
    人類按照原子彈氫彈的發展路徑，既然原子裂變的路子不好走，那麼核聚變的路子怎麼樣？這條路只能說太難了，抬頭看看天上的太陽，太陽就是核聚變，我們就知道這個難度有多大。但是人類歷來都是披荊棘的一路走來，把不可能變為可能，相信科學可以創造一個人造的太陽。
  • 可控核聚變誕生:10克燃料養活全世界
    跟現在核電站使用的核裂變燃料相比，核聚變使用的是氫的一種同位素：氘，十來克就能滿足全人類一年的電力需求，而且大海裡到處都是。（美國 Alcator C-Mod 聚變裝置全景）事實證明他們是對的，這種被稱為「託卡馬克」的裝置確實能成功運行。
  • 中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電
    來源：澎湃新聞原標題：中國核聚變發展重大突破！新一代「人造太陽」裝置首次放電中國核聚變發展取得重大突破！澎湃新聞（www.thepaper.cn）從中核集團獲悉，2020年12月4日14時02分，新一代「人造太陽」裝置——中國環流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成並實現首次放電，標誌著中國自主掌握了大型先進託卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。
  • 中國核聚變發展取得重大突破 新一代「人造太陽」裝置中國環流器二...
    12月4日14時02分，新一代「人造太陽」裝置——中國環流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成並實現首次放電，標誌著中國自主掌握了大型先進託卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。
  • 真正的頂尖黑科技,世界各國可控核聚變技術哪家強?
    核聚變作為「來自未來」的能源，相比如今已有的能源，可利用的能源密度更高，幾乎可以將能源成本無限降低到零。然而，世界各國都沒有完全掌控可控核聚變技術，更談不上利用核聚變發電。那麼，世界各國的核聚變研究的情況如何？通過本文來盤點一下。
  • 中國核聚變發展取得重大突破
    中國環流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成並實現首次放電，標誌著中國自主掌握了大型先進託卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。　　資料顯示，中國環流器二號M裝置是我國目前規模最大、參數最高的先進託卡馬克裝置，是我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置，採用更先進的結構與控制方式，等離子體體積達到國內現有裝置2倍以上，等離子體電流能力提高到
  • 英國核聚變反應堆由「甜甜圈」變身「去核蘋果」,究竟改進...
    位於牛津郡Culham的名為MAST Upgrade的機器裝置已經證實了其所有組件可以協同工作，並將氫氣加熱成等離子體。這一機器是正在運轉的核聚變反應堆的基本組成部分。核聚變的原理是在極高的溫度和壓力下讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核。這一過程與核裂變正好相反。
  • 「人造太陽」背後,國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)正式開始組裝工作
    在這裡，世界上最大的核聚變裝置——國際熱核聚變實驗反應堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，下稱 ITER）正式開始組裝工作。一個最核心的原因是，如果 ITER 核聚變反應成功，它將是歷史上所有核聚變實驗中第一個產生清潔能源的項目，同樣也能證明核聚變產生的清潔能源具有商業可行性。這裡要提到 ITER 的原理：核聚變。
  • 星際爭霸裡槍兵動力戰甲中的核聚變發動機是如何解決散熱問題的?
    然而實際上，這只不過是一場科學鬧劇，鈀電極電解重水並不能激發核聚變反應或者說效率極低幾乎沒有利用價值，因此用這個原理來製作動能戰甲的核聚變發動機並不是最好的選擇。在星際爭霸遊戲裡大約在2200年的時候，地球人類已經實現了可控核聚變工程，而其核心原理那就是「託卡馬克核聚變」也被稱之為「超導託卡馬克核聚變」。
  • 「科技探索」一分鐘了解最新科技,中國可控核聚變最新研究成果
    （核聚變反應主要藉助氫同位素。從某種意義來說，核聚變的商業化一旦完成，將會為人類打開一個新時代。也正因此，各科技大國都在努力早日實現可控核聚變的商業化而努力。核聚變材料來自於大海中的氘和氚，一公升海水可以換算成三百公升汽油。
  • 世界最大核聚裝置造出氫等離子體
    據美國麻省理工學院（MIT）《技術評論》雜誌網站報導，德國總理默克爾3日開啟了迄今最大的仿星器核聚變反應設備「螺旋石7－X」。該設備首次製造出氫等離子體，向實現受控核聚變邁出重要一步。
  • 新電子-分子碰撞模型資料庫助力國際核聚變研究
    新華社雪梨12月4日電（記者陳宇）澳大利亞研究人員在超級計算機幫助下創建的電子-分子碰撞模型資料庫被國際熱核聚變實驗堆（ITER）採用，為ITER開發控制核聚變的關鍵診斷工具提供了幫助，朝最終實現受控核聚變又邁出一步。