用核聚變塑造另一個“太陽” 可再生能源再迎利好
【中國化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】來自媒體日前報道消息，“人造太陽”近日取得重大突破，實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦。在眾多業(yè)界人士看來，隨著這一聚變堆實驗運行迎來重大突破，利用核聚變催生清潔能源的愿景也就更近了一步。
11月12日中科院等離子體所發(fā)布消息，磁約束核聚變實驗裝置“人造太陽”迎來重大突破：近期實現(xiàn)1億攝氏度等離子體運行。“人造太陽”又稱為“熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”，利用核聚變產(chǎn)生的巨大能量，即使在地球資源枯竭的狀態(tài)下也能源源不斷提供清潔能源。
核能，也被稱之為原子能，是能源家族的新成員。作為資源來講，它是無限的同時又是清潔的。從原料來看，核聚變所需的氘氚在海洋中幾乎可以說取之不盡用之不竭，而且核聚變過程中并不會產(chǎn)生任何輻射廢料，因此極其環(huán)保。因而長期以來被科學(xué)家認(rèn)為是未來人類能源之一，可以大規(guī)模生產(chǎn)。
首先是氫核發(fā)生一系列聚變，然后釋放出巨大能量。不過，其外型雖然像火爐，但是其能量釋放的原理卻和太陽一模一樣。把一團火球——上億度的等離子體，用磁的方法把它懸浮起來，跟周邊的任何容器材料不接觸，這個時候就可以把它加熱、控制，進而造出太陽。而EAST外形像一個甜甜圈，它使用超導(dǎo)體，以小的能耗獲取強的磁場。據(jù)相關(guān)資料顯示，該裝置高11m、直徑為8m，而重量則高達400噸。
之后一定技術(shù)將這些能量進行轉(zhuǎn)化。如果把氣體加熱到上億度，它就會發(fā)生聚變，可以像太陽一樣發(fā)出巨大的能量。而在穩(wěn)定核聚變中，1億度的溫度可以說是其中極為基礎(chǔ)的一環(huán)，因為只有中心溫度達到了1億度，核聚變才有可能發(fā)生。目前，得益于受控核裂變技術(shù)的發(fā)展，我國裂變能的應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)了商用化。隨著近幾年的一些技術(shù)突破，核聚變的到來變得越來越近，按照目前樂觀預(yù)期，在本世紀(jì)前，穩(wěn)定核聚變將成為可能。
被寄予大希望的核聚變實驗方案叫“托卡馬克”——用超強的磁場約束高溫的核燃料。EAST又稱東方超環(huán)，是中國研制的世界個非圓截面全超導(dǎo)“托卡馬克”。作為我國第四代核聚變實驗裝置，繼去年創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運行的世界紀(jì)錄后，EAST再次實現(xiàn)了高約束、高密度、高比壓的完全非感應(yīng)先進穩(wěn)態(tài)運行模式。通過優(yōu)化穩(wěn)態(tài)射頻波等多種加熱技術(shù)在高參數(shù)條件下的耦合與電流驅(qū)動、等離子體先進控制等，實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦。
其獲得的實驗參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運行模式所需要的物理條件，朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關(guān)鍵一步。因為穩(wěn)態(tài)高約束運行模式是熱核聚變實驗堆(ITER)計劃的基本運行模式，也是未來反應(yīng)堆需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。作為目前世界上具備這兩大特色的且具有長脈沖運行能力的全超導(dǎo)托卡馬克，EAST的穩(wěn)態(tài)運行模式將為ITER和未來核聚變反應(yīng)堆提供重要參考。
據(jù)悉，EAST是中科院等離子體所自主設(shè)計、研制并擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的磁約束核聚變實驗裝置。而這一實施結(jié)果將決定人類能否迅速地、大規(guī)模地使用聚變能，從而可能影響人類從根本上解決能源問題的進程。在眾多業(yè)界人士看來，一旦人造太陽建造完成后，我國也將成為擁有1000兆瓦的核聚變電站的國家。同時，這也將直接開啟第四次工業(yè)革命時代。
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