|
近日據(jù)央視報道,中國自主設(shè)計的核聚變實驗裝置、被稱為“人造太陽”的東方超環(huán)日前取得重大突破,在1億度的超高溫度下運行了近10秒。要知道,太陽表面溫度才5500度,中心溫度也在2000萬攝氏度。這個溫度被稱為小太陽當(dāng)之無愧。 實際上,太陽就是核聚變能量體,為太陽系內(nèi)的所有行星輸送能量。目前人類研究的核聚變技術(shù)和太陽的核聚變一樣,所以東方超環(huán)也被稱為人造太陽。 人類已經(jīng)掌握了不可控核聚變技術(shù),而發(fā)展可以控制溫度的可控核聚變技術(shù),就能夠?qū)⒑司圩兗夹g(shù)作為人類的一個新能源,徹底解決人類的面臨的能源枯竭問題。 俗話說,兵馬未動糧草先行,世界上很多問題的根源都是能源,只要解決了能源問題,世界爭端就解決了一大半。而能源技術(shù)進一大步,必然帶動人類進一大步。目前看來,這種技術(shù)進步最接近現(xiàn)實的是太陽能,最有潛力的就是可控核聚變。 相較于現(xiàn)有的以煤炭石油等化石燃料為主要原料的能源類型,這兩類能源技術(shù)污染要小的多,特別是核聚變,除了比核裂變更加清潔,還更加安全。可控核聚變的諸多優(yōu)勢,使所有國家不遺余力地投入其中,將可控核聚變作為終極能源技術(shù)。 原料容易制取。 可控核聚變反應(yīng)最基礎(chǔ)的原料是氘原子和氚原子。氚通過中子和鋰反應(yīng)就可以大量獲取。而氘在大氣中含量不多,主要是在海水中提取,每升海水中蘊含的氘含量是0.03克。 核聚變原料熱值高。 0.03g氘可以媲美300升汽油釋放的能量。 核聚變原料取之不盡用之不竭。 海水里蘊含著豐富的氘,地球上蘊藏著近10萬億噸可控核聚變原料,可以讓一千個電站使用上百億年。34噸核聚變原料經(jīng)過核聚變產(chǎn)生的電能就足夠中國一年的全國用電量。 核聚變運行不產(chǎn)生核廢料。 核聚變的產(chǎn)物是能源中子和氦氣,沒有放射性。 可控核聚變更安全。 由于聚變反應(yīng)需要的條件比較高,一旦發(fā)生事故,造成反應(yīng)的等離子體約束破裂,聚變反應(yīng)便會終止。因此,聚變?nèi)剂系谋4孢\輸、聚變電站的運行都比較安全。 可控核聚變技術(shù)。 一條技術(shù)路線是超導(dǎo)托卡馬克裝置,利用磁約束控制等離子體發(fā)熱實現(xiàn)超高溫?!皷|方超環(huán)”EAST就是中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所自主研制的磁約束核聚變實驗裝置,是我國第四代核聚變實驗裝置。 另一條技術(shù)路線是激光慣性約束,目前美國處于領(lǐng)先水平。 我國可控核聚變進展。 2017年,東方超環(huán)在世界上首次實現(xiàn)了5000萬度等離子體持續(xù)放電101.2秒的高約束運行,實現(xiàn)了從60秒到百秒量級的跨越。 2018年底,東方超環(huán)又首次實現(xiàn)了1億度等離子體放電,實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦。 最近這次將1億度維持了近10秒,是東方超環(huán)取得的重大突破。如果能較長時間維持1億度的高溫,那人類距離解決核聚變商業(yè)化應(yīng)用真的就不遠了。 與計算機摩爾定律每18個月性能翻一倍相類似,而聚變的發(fā)展速度差不多16~17個月翻一倍。但聚變還處于初級階段,所以距離實現(xiàn)商用還很遙遠。 歐盟、美國、日本和中國在核聚變的研究中各有所長。其中歐盟在大型托卡馬克裝置上最早取得關(guān)鍵成果,且托卡馬克裝置較多,同時也在開發(fā)其它概念的磁約束裝置。美國和中國在核聚變研究方面兩條腿走路,兼顧磁約束托卡馬克和激光慣性約束核聚變的研究,且美國在激光慣性約束方面擁有較為明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。日本在托卡馬克的研究上處于領(lǐng)先地位,保持著重要指標(biāo)的世界紀(jì)錄。中國在托卡馬克方面與前述發(fā)達國家相比還有一定差距,但具有后發(fā)優(yōu)勢,不僅研究進展不斷加快,在激光慣性約束方面也已經(jīng)形成了一定的優(yōu)勢。 另一項清潔能源進展。 近日,馬斯克宣布了關(guān)于商用太陽能發(fā)電的最新進展,利用2.6萬平方公里電池板和占地2.6平方公里的電池儲能,就可以為美國963萬平方公里的國土提供照明。也就是說,利用0.3%的國土面積進行太陽能發(fā)電,就可以解決全國大部分的能源問題。即使考慮到天氣和維度因素,太陽能發(fā)電占用面積也不會超過國土面積的1%。 這一非常接近現(xiàn)實的數(shù)字這一數(shù)字,讓我們看到太陽能發(fā)電的前景,人類近幾十年就有望以對太陽能的直接利用為主要發(fā)電方式,其他發(fā)電方式為輔實現(xiàn)能源供給。 如果人類全面轉(zhuǎn)向使用太陽能,就意味著人類已經(jīng)能夠擺脫地球本土資源限制,可以直接利用太陽系中的通用能源實現(xiàn)日常能源供給,說明人類已經(jīng)邁開了擺脫地球走向太陽系的腳步,當(dāng)人類掌握了可控核聚變技術(shù),就意味著人類可以采用和太陽一樣的能源技術(shù),說明人類不僅能夠走向太陽系,還具備了宇宙通用能源生產(chǎn)能力,為走出太陽系沖向宇宙打下能源基礎(chǔ)。 |
|
|