中国人造太阳将摧毁石油和煤炭?

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中国制造出了一个"人造太阳",它比真正的太阳还要火热好几倍。学者们借助于中国合肥市的"全超导托卡马克核聚变实验装置"(中文名为"东方超环",简称EAST),把等离子体加热到了1亿摄氏度。中国学者们的成功试验是建造国际热核聚变实验堆(ITER)的重要步骤。

在过去半个多世纪来,学者们一直在思考如何利用热核聚变(thermonuclear fusion)获得能源。从潜在上来说,这是一项革命性的技术:差不多甚至能从水中获取能源。此外,热核聚变要比把放射性元素用作核燃料的传统核能安全许多。但是目前技术只是处于发展之中:尚且没有一个国家掌握可控热核聚变,以便按照工业规模获取能源。主要问题在于如何把烧热到几百万度的等离子体从反应堆壁上离析出来。

国际热核聚变实验反应堆 - 俄罗斯卫星通讯社
俄科学院: 俄超导体或引起中方的兴趣
为此正好利用托卡马克(苏联研究可控热核反应的实验装置)。这是一种带有激磁线圈的环状真空室。在这种托卡马克装置中,磁场约束等离子体。的确,目前无法长久约束烧热的等离子体。但中国人依然在当前的试验中在"全超导托卡马克核聚变实验装置"(EAST )中把烧热到1亿度的等离子体约束到了创纪录的10秒钟。中国和包括俄罗斯在内的世界上其它34个国家一起,参加了国际热核聚变实验堆(ITER)的研究工作。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所常务副所长宋云涛与俄罗斯卫星通讯社记者交谈,介绍了中国当前试验结果将如何影响世界热核聚变的发展。

卫星: EAST项目整体而言在可控热核聚变的发展中有何作用?

宋云涛:EAST同时具有上亿温度的"超高温"、零下269度的"超低温"、"超大电流"、"超强磁场"、"超高真空"等极限条件。它的建设和运行中,自主发展出了68项关键技术,形成了多个重大创新点,如大型超导磁体、超高真空、偏滤器、超导导体生产等,相关技术填补相关国内空白并具有广泛的应用前景,一些独创的技术得到了国际同行的赞赏和借鉴。

EAST物理实验先后创造多项托卡马克运行的世界纪录,成为国际上稳态磁约束聚变研究的重要实验平台。它可对受控核聚变相关的前沿物理问题开展探索性实验研究,为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。

卫星:EAST与其他国家研发出来的托卡马克(苏联研究可控热核反应的实验装置)有什么区别?

核聚变反应 _ - 俄罗斯卫星通讯社
俄罗斯学者的新发现有助于确保核聚变反应堆的运作
宋云涛:EAST是世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置,具备独有的非圆截面、全超导及主动冷却内部结构三大特性。EAST的目标是针对近堆芯等离子体稳态先进运行模式的科学和工程问题,与国际其他核聚变装置相比,EAST是性能最接近ITER的核聚变实验装置,也是未来十年最有能力为ITER提供长脉冲稳态先进运行高参数的实验装置。

卫星: 这一装置有助于解决哪些物理问题及技术问题?

宋云涛:面向未来聚变堆先进稳态运行模式的发展和长脉冲运行下的关键科学技术问题,EAST 2016年实现电子温度超过5千万度持续时间102秒的超高温长脉冲等离子体运行,2017年实现稳定的101秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,2018年实现一亿度的等离子体运行和高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式。EAST获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

卫星:中国一直参与国际热核聚变实验堆(ITER),有什么必要研发本国反应堆?

宋云涛:建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步,但是ITER只是聚变研究征程中的重要节点之一,以实现聚变能源为目标的中国聚变工程实验堆设计与建设是我国聚变能研发必不可少的一环。

CC BY 3.0 / Wikimedia Commons /Geek3 / EAST Tokamak vacuum vessel 2015"全超导托卡马克核聚变实验装置"(中文名为"东方超环",简称EAST)
全超导托卡马克核聚变实验装置(中文名为东方超环,简称EAST) - 俄罗斯卫星通讯社
"全超导托卡马克核聚变实验装置"(中文名为"东方超环",简称EAST)

卫星: 您如何认为,到2030年之前是否确实能够实现可控的核聚变发电?

宋云涛:在核聚变的实验中,我们多次取得了"突破性进展"。但是考虑到将要面临的问题和规模,实现核聚变发电,我们需要十几个或几十个这样的"突破性进展"。

中国国家博物馆“庆祝改革开放40周年展览“展示中国科技创新成就 - 俄罗斯卫星通讯社
中国国家博物馆“庆祝改革开放40周年展览“展示中国科技创新成就
核聚变技术的发展不仅面临着科学技术的难题,还受制于社会、经济的发展程度。毫无疑问,核聚变发电是一个可达成的目标,对于什么时候能够达成,很大程度上取决于整个社会对于核聚变技术的支持与需求。

卫星:如果核聚变得到实际应用,那么煤炭和石油等传统能源来源的价格将发生什么变化?这是否意味着,煤炭和石油的价格将下跌?

宋云涛:传统能源的煤和石油在很长一段时间内仍然会保持它们作为能源产品的作用。可控的核聚变反应实现后,社会对于传统能源的需求会大大减少,但完全取代传统能源的技术,还是一个过程,也是我们追求的一个目标。

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