再次引領全球!中國大科學裝置立大功,讓美印多國羨慕不已

2020-04-25 股權激勵尹老師

新能源的尋找與利用已經,關係人類未來生存與文明延續的重要問題。自進入工業化以來世界各國對能源的需求逐漸擴大,我們正在遭受嚴重的能源危機。而在科學家的想像裡存在著某些屬於未來的能源,找到它們就會顛覆當下人類對能源的認知。目前已有的核裂變太陽能等都有諸多弊端。只有一種是真正的可持續清潔能源,科學家第一個目標就是太陽,太陽利用巨大的引力將氫原子聚合放出巨大的熱能,如果人類可以收集太陽一秒鐘產出的能量足夠人類使用數百年。

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人類面臨嚴重的能源危機

1966年中國的第一枚氫彈試驗成功,科學家們從氫彈核爆中感受到 聚變爆發出的巨大能量。如果核聚變可以控制將給人類帶來無盡的能源。目前我國在該領域走在世界前列。近日,位於安徽省合肥市「科學島」上的我國大科學裝置「東方超環」取得重大突破,等離子體中心電子溫度首次實現1億攝氏度運行近10秒。「東方超環」 是全超導託卡馬克核聚變試驗裝置被稱為 「人造太陽」。該裝置由中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製,是世界上第一個非圓截面全超導託卡馬克也是中國第四代核聚變實驗裝置。

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人造太陽

據了解,人類開發核能的途徑主要有兩條,重元素的裂變和輕元素的聚變。利用核裂變原理人類已建造了幾百個核電站。對於核聚變的利用卻落後很多「人造太陽」的科學目標是讓海水中大量存在的氘和氚在高溫高密度條件下像太陽一樣發生核聚變 為人類提供源源不斷的清潔能源。這被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。科學家測算 1升海水含有0.03克氘產生的聚變能源相當於300升汽油。海水中共有超過45萬億噸氘釋放的能量夠人類使用上億年。

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更重要的是 核聚變反應的產物是氦元素和中子不產生任何有害物質 堪稱完全清潔的能源。但「人造太陽」至少滿足極高的溫度與充分的約束兩個苛刻條件才能實現核聚變反應永續進行並為人所用。2017年7月,東方超環在世界上首次實現5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行。實現了從60秒到百秒量級的跨越創造了核聚變的世界紀錄。2018年11月,東方超環首次實現加熱功率超過10兆瓦等離子體儲能增加到300千焦。在電子迴旋與低雜波協同加熱下等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度,獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。

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中國在核聚變領域贏來了世界的關注。由美國、韓國、印度、俄羅斯等7個國家,邀請中國參與國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃。計劃在法國南部普羅旺斯地區共同建造一個世界上最大的託卡馬克裝置。ITER是目前全球影響最深遠且最大的國際合作項目之一,也是中國以平等身份參加的最大國際科技合作項目。其中,中國承擔了大概11%的採購包研發任務。據專家預測可控核聚變發電大約還需要30年到50年時間。

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國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃

但是中國科學家堅信,核聚變這個解決人類能源問題的終極方式能夠實現。正如中國工程院院士李建剛所說:有一盞燈泡能被核聚變之能所點亮 那麼這一盞燈一定要也只能在中國!

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