中國的人造太陽?

【專家解說】：中國的人造太陽即“全超導(dǎo)托卡馬克EAST核聚變實驗裝置” 據(jù)了解，EAST裝置是中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設(shè)計、自主建造而成的。 記者在實驗控制室看到，這個近似圓柱形的大型物體由特種無磁不銹鋼建成，高約12米、直徑約5米，據(jù)介紹其總重量達400噸。 李建剛研究員說，與國際同類實驗裝置相比，EAST是使用資金最少、建設(shè)速度最快、投入運行最早、運行后獲得等離子放電最快的先進核聚變實驗裝置。 “這意味著人類在核聚能研究利用領(lǐng)域取得重大進步，也標志著中國在這一領(lǐng)域進入國際先進水平”，李建剛說。 人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。氫彈爆炸時釋放出極大的能量，給人類帶來的是災(zāi)難。而科學(xué)家們卻希望發(fā)明一種裝置，可以有效地控制“氫彈爆炸”的過程，讓能量持續(xù)穩(wěn)定的輸出，以解決人類面臨的能源短缺危機。 美、法等國在20世紀80年代中期發(fā)起了耗資46億歐元的國際熱核實驗反應(yīng)堆(ITER)計劃，旨在建立世界上第一個受控?zé)岷司圩儗嶒灧磻?yīng)堆，為人類輸送巨大的清潔能量。這一過程與太陽產(chǎn)生能量的過程類似，因此受控?zé)岷司圩儗嶒炑b置也被俗稱為“人造太陽”。 中國于2003年加入ITER計劃。位于安徽合肥的中科院等離子體所是這個國際科技合作計劃的國內(nèi)主要承擔(dān)單位，其研究建設(shè)的EAST裝置穩(wěn)定放電能力為創(chuàng)記錄的1000秒，超過世界上所有正在建設(shè)的同類裝置。 EAST大科學(xué)工程總經(jīng)理萬元熙教授說，與ITER相比，EAST在規(guī)模上小很多，但兩者都是全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克，即兩者的等離子體位形及主要的工程技術(shù)基礎(chǔ)是相似的，而EAST至少比ITER早投入實驗運行10至15年。因此，無論從人才培養(yǎng)和奠定工程技術(shù)及物理基礎(chǔ)的角度上說，EAST都將為ITER計劃做出重要的、實質(zhì)性的貢獻，并進而為人類開發(fā)和最終使用核聚變能做出重要貢獻。 不過，萬元熙研究員說，雖然“人造太陽”的奇觀在實驗室中初現(xiàn)，但離真正的商業(yè)運行還有相當長的距離，它所發(fā)出的電能在短時間內(nèi)還不可能進入人們的家中。但他預(yù)測，根據(jù)目前世界各國的研究狀況，這一夢想最快有可能在30-50年后實現(xiàn)。 萬元熙說，未來的穩(wěn)態(tài)運行的熱核聚堆用于商業(yè)運行后，所產(chǎn)生的能量夠人類用數(shù)億年乃至數(shù)十億年。從長遠來看，核能將是繼石油、煤和天然氣之后的主要能源，人類將從“石油文明”走向“核能文明”。 名詞解釋 核聚變反應(yīng): 核聚變反應(yīng)主要借助氫同位素。核聚變不會產(chǎn)生核裂變所出現(xiàn)的長期和高水平的核輻射，不產(chǎn)生核廢料，當然也不產(chǎn)生溫室氣體，基本不污染環(huán)境。 氘-氚聚變 氫原子最容易實現(xiàn)的聚變反應(yīng)是其同位素氘與氚的聚變。氘和氚聚變后，2個原子核結(jié)合成1個氦原子核，并放出1個中子和17.6兆電子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當于300升汽油。 托卡馬克裝置: 托卡馬克是“磁線圈圓環(huán)室”的俄文縮寫，又稱環(huán)流器。這是一個由封閉磁場組成的“容器”，像一個中空的面包圈，可用來約束電離子的等離子體。 EAST 又稱“實驗型先進超導(dǎo)托卡馬克”，是一臺全超導(dǎo)托卡馬克裝置，可能成為世界上第一個可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運行、具有全超導(dǎo)磁體和主動冷卻第一壁結(jié)構(gòu)的托卡馬克。該裝置有真正意義的全超導(dǎo)和非圓截面特性，更有利科學(xué)家探索等離子體穩(wěn)態(tài)先進運行模式。