人造太陽概念遐想:每個人攜帶著接收器,享用著人造太陽給你輸送的能源,供你衣食住行的全部所需。重點之中的重點是:永久免費!
當地時間8月31日,在法國南部卡達拉舍,國際熱核聚變實驗堆(ITER)託卡馬克裝置杜瓦下部筒體吊裝工作圓滿完成。這是ITER計劃重大工程安裝啟動儀式後的第一個重大部件安裝。
此次吊裝精度和形變控制要求極高,杜瓦下部筒體直徑30米,高10米,重量約400噸,尺寸大約佔ITER託卡馬克裝置的三分之一。
ITER計劃模仿的是太陽產生能量的過程——將氫同位素聚合成氦,釋放出取之不竭的熱核聚變能源。正因如此,ITER計劃被形象地稱為&34;計劃。
人類目前能夠利用的各種能源,幾乎都來自於太陽的核聚變。一顆氫原子,它很活潑,很容易就與氧或者硫之類的元素發生反應;然而,它又很害羞,很難單獨與同類的氫原子結合。在太陽內部,超過1500萬攝氏度的超高溫,加上太陽強大的引力,氫原子才能互相碰撞,一對一對融合,生成氦原子,並散發出光和熱。
熱核聚變發生的條件非常苛刻,第一是高溫條件,原子核必須具備足夠高的動能(如溫度達到上億攝氏度),才能克服原子核間的庫倫排斥力,使它們相互靠得足夠近,以便讓短程核間吸引力發揮主要作用;第二是等離子體高密度條件,氘氚原子核的密度足夠高,可以提高原子核之間碰撞進而發生核聚變反應的機率;第三是長能量約束時間,將高溫高密度的核反應條件維持足夠長的時間,才能使核聚變反應得以持續進行。
人類一直希望能在地球上重現可控的核聚變,帶來無限量供應的清潔能源。但是缺少太陽這般巨大的吸引力,&34;相吸談何容易!
科學家們想到了一個主意:在環形容器中,通過超高溫使氫原子電離,然後用強大的磁場約束它,讓它們在其中互相碰撞。氘氚原子核在溫度超過上億攝氏度後更容易發生聚變反應,極端高溫下的等離子體無法用普通固體容器來盛裝,為此科學家們提出用強磁場的方式將其&34;起來。這種環形裝置就是託卡馬克。
託卡馬克鎖著的是劇烈的熱核聚變,也就是一個&34;。但這個太陽是可控的,它為人類源源不斷地輸送著穩定的光和熱。而光和熱是萬源之源,也是無限之源。
中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本、印度、韓國等國家和地區,正通力合作,建設全球最大的核聚變裝置——國際熱核聚變實驗堆(ITER),以幫助人類實現可控核聚變,獲得無限的清潔能源。該計劃是目前全球規模最大、影響最深遠的國際大科學工程之一,超過35個國家在法國南部參與建造了一個能產生大規模核聚變反應的超導託卡馬克裝置,它將驗證如何將足夠多的燃料在極端高溫條件下約束足夠長的時間,使它受控制地發生核聚變反應。
人類現在可以利用的能源是非常有限的,如果我們可以掌握太陽的核聚變過程,人類文明或許會進入新時代,科技的發展將會產生質變。我們可以利用的能源部,不再局限於地球,而是地球之外的其他地方太陽系中的各個行星乃至宇宙中的不同星系。
根據中國核聚變研究發展現狀,我國制定了發展路線和目標。參加ITER計劃是我國磁約束核聚變能研發計劃中的關鍵一步,我國自主建造未來聚變堆仍面臨一系列關鍵科學與技術挑戰。
2006年9月28日,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秒的放電。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。
2011年開始的中國聚變工程試驗堆(CFETR)設計研究,2015年完成了中國聚變工程實驗堆(CFETR)概念設計。2017年,國家重點研發計劃政府間國際科技創新合作專項磁約束核聚變能發展研究第一批項目&34;項目啟動。