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核聚变本世纪将迎来“巨变”?(   / 6 )

发布时间: 2017-02-07 16:55:39  |  来源: 中国网  |  作者: 季天也  |  责任编辑: 焦源源
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  中科院合肥物质科学研究院的先进超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),是世界首个能量输出持续时间达到分钟量级的托卡马克装置。

商业化聚变能或在本世纪实现

“托卡马克”这个词,是由俄语“环形、真空室、磁、线圈”的词头组成,说白了就是个很像游泳圈的环形磁容器装置。装置的中央是一个环形真空室,外面缠绕着线圈。在通电的时候,托卡马克的内部会产生巨大的螺旋形磁场,以上千万安培的大电流将其中的等离子体加热到极高的温度,以达到核聚变的条件。相比惯性约束,托卡马克装置可以连续输出能量,符合发电对细水长流的要求,并且目前也能做到能量的产出大于投入。

过去,托卡马克用铜做的线圈来产生磁场。由于磁场必须强大,相应地就需要极大的电流。这样,线圈因为存在电阻而产生大量的热,不仅是一种浪费,还可能将材料、设备烧毁。后来,人们又改用超导材料(几乎零电阻)制作线圈,解决了电阻消耗能量过大和散热问题。2016年11月2日,中国科学院合肥物质科学研究院的托卡马克装置EAST(“实验性先进超导托卡马克”的缩写),获得了超过60秒的稳态高约束模等离子体放电,成为世界首个持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。

托卡马克装置还有一个国际合作的大项目——国际热核实验反应堆(ITER),是20世纪80年代中期,由美、法等国发起的,希望借助多方力量,利用具有电站规模的实验堆证明氘氚等离子体的受控点火和持续燃烧,验证聚变反应堆系统的工程可行性,并实现稳态运行。这个团队由包括中国在内的30多个国家的科研人员组成,是目前世界上最大的科学合作工程。

经过一番唇枪舌剑和政治博弈,ITER场址最终落户核电占比最大的法国,2008年进入实地建造阶段。它占地180公顷,共由39栋建筑组成,实验堆主体直径28米,高30米,聚变功率达50万千瓦,相当于中型核裂变反应堆的水平。国际核聚变界对ITER计划及其后聚变能源发展比较普遍的看法是,建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备,再经过示范堆、商业聚变核电站(商用堆)两个阶段,聚变能商业化将在本世纪中叶或者稍晚实现。

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