聊起核能源咱們就會想到科幻飛船,美歐日本不知道研究多少年了,想不到卻被中國搶先打破了紀錄。
難道中國真的要率先建成核聚變電站
,把核聚變實現商業化擁有無限新能源嗎?中國在這方面又是怎麼做到連續重大突破的呢?
太陽光和熱的秘密讓人類至今無法參透
,直到英國物理學家盧瑟福發現核聚變反應,才有了太陽能量源於氫核聚變生成氦核的假說,太陽光才有了合理的解釋,也由此讓人類有了新的研究方向,
給地球造個太陽
。
在國際上有個從不間斷科學實驗,被人稱作“
人造太陽
”的實驗,又叫
全超導託卡馬克核聚變實驗
,英文名稱EAST。大家一聽到核試驗,是不是就會想到核汙染、核輻射,這些讓人談“核”色變的詞語。其實核試驗分為核裂變實驗和核聚變實驗,核裂變就是金屬核子經過裂變產生超高能量,
可控下的裂變技術已經實現商業化
。
裂變使用的稀有金屬元素,
地球上儲量太少
,再加上裂變還會產生很強的放射性廢料,種種因素讓裂變發展處處受限,而今天我們說到的就是核聚變實驗,核聚變具對
環境對生物具有很高的安全性
。
它是由兩個原子核合成一個較重的原子核,同時釋放出
驚人的能量
,維持聚變的燃料是氫的同位元素氘和氚,氘是海水裡的一種元素,經檢測表明
氘在海水中含量極富
,一升海水含的氘產生的能量跟三百升汽油產生的能量差不多,海水中的氘含量可以供
1000個核聚電站使用大約百億年
,既然這麼好用那它不產生核廢料嗎?
對我們有沒有危害呢?這個
我們不用擔心
,核聚變產生的廢料是氦氣是環保的安全的。所以說核聚變是一種相對安全的無限的環保的能源,這也是發達國家大力開發研究原因。
目前我國正在研究實現核聚變的和平利用
,
並且已經達到世界領先水平
。說到能取得如此好成績,那就不得不說說,我國核聚變發展的
艱辛歷程
。
我國在2009年建成國際首個
,全超導非圓截面託卡馬克核聚變實驗裝置,並且首輪物理放電實驗取得成功,說明我國跨入全球核聚變技術的前端。2016年中國EAST物理實驗又有巨大進展,實現電子溫度
達到五千萬攝氏度
,持續時間
最長等離子放電
。
18年11月從合肥科學研究院得知,
已經實現了一億度等離子執行20秒
等幾項巨大進展。就在今年五月份合肥研究院又創造全球新紀錄。
實現了1.2億度101秒和1.6億度20秒的執行紀錄,比之前紀錄足足延長了5倍
。中科院合肥等離子體研究所所長宋所長表示這個實驗結果:為我國獨立自主地建造,
全球第一個核聚變電站
,打下了堅實的物理和工程基礎。
我國能這麼快在核聚變領域取得如此矚目的成績,這還要感謝前蘇聯的一位科學家,
他就是卡託姆採夫院士
,在蘇聯解體前期,由於蘇聯內部問題太多再加上經濟落後支撐不起,如此燒錢的核聚變專案。在1990初卡託姆採夫院士給李正武院士通了一個電話,
願意把T—7送給我國
。
我國等離子體研究所的科學家們,認真分析了
核聚變發展趨勢
,果斷抓住機會接受收了T-7裝置,並發動全所主要的人力財力和技術骨幹,開始重點建設該裝置。雖然T-7是贈送給我們的,
但是我國還是給了蘇聯好幾火車的各種物資
,託卡馬克T-7裝置不單單是引進。
這套裝置讓我們對可控核聚變有了更高的瞭解,縮短了我們二三十年探索實踐的時間,對於當時的
我們真是如虎添翼
,我們還根據需要進行了最佳化改造。使一個不具備物理實驗的託卡馬克T-7裝置,變成了一個可以進行多種實驗的先進裝置,也是
我國第一個世界第四個超導託卡馬克HT-7
,隨著研究所的不斷改進升級,它已經成為一個龐大的等離子體實驗系統。我國在HT-7的基礎之上設計研製了,
全超導託卡馬克裝置HT-7U
,它是全球第一個
全超導託卡馬克裝置,
也是
唯一能提供熱核實驗資料
的裝置。就是在這個實驗裝置裡,成功實現1。2億度等離子執行101秒和
1.6億度等離子執行20秒的世界新紀錄
,再次證明了核聚變能源是行得通的。
我們經過一二十年的努力積極參加國際合作,吸收消化掌握核聚變的關鍵技術,培養磨鍊技術人才讓我國具備,
自主設計建造核聚變能源堆的能力
。在當今世界上可以控制的核聚變研究有兩種;
第一種是慣性約束核聚變
,
是把幾毫克的氘和氚加入幾毫米的小球內,
利用超強度鐳射或粒子束
,在極短的時間內把氘氚實現聚合,吸收能量後的小球球體內部壓力變高,隨之溫度升高達到指定條件時,小球發生爆炸併產生巨大能量。
說著簡單做起來難,由於鐳射和粒子束跟實際需要的相差太大,再加上各種技術難題,使得慣性約束核聚變還是遙遠而不可及。第二種是
磁約束核聚變
,是利用超強磁場約束帶電粒子的特性,把氘氚限制在超強磁容器內,加熱至數億度高溫實現聚變反應,磁約束核聚變是現在最有望成功的途徑,也是
未來研究發展的主流方向
。
而磁約束核聚變早在
1958年日內瓦“原子與和平”的會議上
,前蘇聯核聚變科學家代表,就公佈了自己最新研究結果,透過巨大磁場把超高溫的離子體,限制在特定的空間內營造出,可以控制核聚變的條件。可是參加會議的人
都不拿正眼看一下
,在當時英美髮達國家眼裡,你一個剛建國沒多久的蘇聯能有啥大水平。
自從會議結束後,各國加大對高溫等離子問題的研究,同時也建造了很多實驗裝置,核聚變研究進入狂熱期。會後的蘇聯
看清現狀之後默默研究
,終於在六十年代末,蘇聯
成功造出一千萬度以上的等離子體
,
震驚了當時的發達國家
,於是紛紛開始建造託卡馬克裝置。
隨著
磁約束核聚變研究連續突破
,科學家們對可控核聚變也充滿了信心,其中託卡馬克磁約束聚變研究,領先其他研究型別技術好進展快。在和平利用可控聚變能源的研究中難題那是一個又一個速度也慢了下來。在一次總統會議上美國蘇聯提出,聯合研究可控核聚變專案共享研究成果。
後來就成立了由
歐美、日本、加拿大、蘇聯成立的四方合作
,在這期間所有經費由四方承擔,後來
蘇聯解體
俄羅斯擔負起前蘇聯負責的部分。但是對
這一計劃影響很大
,另外其他國家也有自己的核聚變研究,都想在世界上佔有一席之地。到現在為止已有30多個國家投入核聚變的研究,
正在工作的託卡馬克裝置也有幾十個
。在法國建造的全球最大熱核聚變反應堆專案,可以說是
集合了所有發達國家
的力量。
我國是在2003年才加入的先後為我國培養了一大批核技術人才,但是還是跟先進行列差了一大截,
蘇聯的解體和美國的退出
,也給我們趕上先進行列帶來了一絲機會。因為蘇聯解體後各國利益上錯綜糾葛,讓這個計劃擱置了很多年,也給了我們追趕的時間,否則憑當時
中國的國力和技術
,是根本加入不了的,要想跨入先進行列那是難如登天。
運氣爆棚的中國
不僅加入了ITER計劃,還由此跨入了
核聚變的最前列
,大大提高了我國核工業的發展。時至今日我們實現了部分
領域的超越
,也是率先獲得高熱負荷認證,拿到生產許可證的國家。到現在為止可控核聚變還是困難重重。但是隨著石油石油煤炭
能源枯竭前
,我們必須找到可代替的新能源,經過多方研究論證,就只有核聚變能源這一條路了,也只有這樣才能促使
人類文明向更高邁進
。
或許將來能夠為
人類造出一個“太陽”
,雖然看著還有是有點遙遠,但是可以相信核能文明時代一定會到來。路漫漫其修遠兮吾將上下而求索,
面對如此巨大的誘惑
,
各國科學家怎會不奮力攀登,憑藉我們的先進核技術和勇攀高峰不服輸的勁頭,我堅信
中國一定會是提早進入核時代
,更多的科學技術領航全世界。