人造太陽到底是怎么一回事?。?/p>
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 12:39:47
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人造太陽到底是怎么一回事???【專家解說】:一,
所謂“人造太陽”,即先進超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置,也即國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)建設(shè)工程,是當今世界迄今為止最大的熱核聚變實驗項
【專家解說】:一,
所謂“人造太陽”,即先進超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置,也即國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)建設(shè)工程,是當今世界迄今為止最大的熱核聚變實驗項目,旨在在地球上模擬太陽的核聚變,利用熱核聚變?yōu)槿祟愄峁┰丛床粩嗟那鍧嵞茉?。核聚變能以氘氚為燃料,具有安全、潔凈、資源無限3大優(yōu)點,是最終解決我國乃至全人類能源問題的戰(zhàn)略新能源。
二,原理
受控熱核聚變的條件是必須加熱燃料到億萬度的高溫,把燃料約束到一個局部的小空間中。什么物質(zhì)的器皿能夠盛裝上億度的高溫燃料?這成為當前最主要的難題。耐火磚、不銹鋼都不可行,必須采用特殊方式來約束聚變?nèi)剂?。如果沒有物質(zhì)的器皿盛裝上億度高溫的等離子體聚變?nèi)剂希煞裼么艌鰳?gòu)造一個磁的容器來盛裝?這就產(chǎn)生了托卡馬克這類磁約束聚變裝置。使用這個裝置,其外面大量的大線圈和磁體會產(chǎn)生一個環(huán)形的磁容器,在這個磁容器里面約束、加熱聚變的燃料,讓它發(fā)生聚變反應(yīng)。過去的60年,近100個大大小小的托克馬克一點點地貢獻了不同特點的技術(shù),才使得我們敢于去建造越來越大的托克馬克聚變裝置。
如何克服巨大的靜電斥力將原子核聚到一起,還要將它們的密度維持在一定水平以防不安全的能量爆發(fā)(如氫彈就是不可控的核聚變)。前蘇聯(lián)科學家在20世紀50年代初率先提出磁約束的概念,并在1954年建成了第一個磁約束裝置—形如中空面包圈的環(huán)形容器“托克馬克(Tokamak)”,又稱環(huán)流器。一般情況下,在超過10萬攝氏度的磁場中,原子中的電子就脫離了原子核的束縛,形成等離子體。帶電粒子會沿磁力線做螺旋式運動,所以等離子體就這樣被約束在這種環(huán)形的磁場中,也叫磁籠。億萬年來,地球上的萬物靠著太陽源源不斷的能量維持自身的發(fā)展。在太陽的中心,溫度高達1500萬攝氏度,氣壓達到3000多億個大氣壓。在這樣的高溫高壓條件下,氫原子核聚變成氦原子核,并放出大量能量。幾十億年來,太陽猶如一個巨大的核聚變反應(yīng)裝置,無休止地向外輻射著能量。
核聚變能是兩個較輕的原子核結(jié)合成一個較重的原子核時釋放的能量,產(chǎn)生聚變的主要燃料之一是氫的同位素氘。氘廣泛分布在水中,每升水約含30毫克氘,通過聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量相當于300升汽油的熱能。采集氘并使之與相關(guān)物質(zhì)聚變產(chǎn)生能量,就是“人造太陽”的原理。根據(jù)科學家的分析,如果我們未來能建成一座1000兆瓦的核聚變電站,每年只需從海水中提取304公斤的氘就可產(chǎn)生1000兆瓦的電量。照此計算,地球上僅在海水中就含有45萬億噸氘,足夠人類使用上百億年,比太陽的壽命還要長。
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”。
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