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深度解讀

“人造太陽”突破不斷 中國擬2050年前實現(xiàn)核聚變發(fā)電

來源:聯(lián)合早報2019-05-06 我要評論(0 )   

能源緊缺、環(huán)境污染,全球?qū)η鍧嵞茉葱枨笤龃?。分析指中國在核聚變領(lǐng)域的研究已進入世界領(lǐng)先行列,而率先實現(xiàn)核聚變能源商用,將

能源緊缺、環(huán)境污染,全球?qū)η鍧嵞茉葱枨笤龃?。分析指中國在核聚變領(lǐng)域的研究已進入世界領(lǐng)先行列,而率先實現(xiàn)核聚變能源商用,將讓中國擺脫能源制約,在經(jīng)濟、地緣政治等國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

我們希望通過東方超環(huán),擴大國際合作,實現(xiàn)未來核聚變能為人類所用。——宋云濤

夸父逐日的中國神話故事講述古人戰(zhàn)勝自然的愿望,中國科學(xué)家如今正締造新的科技神話——建造一個能釋放無限能量的人造太陽,讓中國在2050年以前用上取之不盡用之不竭的核聚變能源。


有分析指出,中國在核聚變領(lǐng)域的研究已進入世界領(lǐng)先行列,而率先實現(xiàn)核聚變能源商用,將讓中國擺脫能源制約,在經(jīng)濟、地緣政治等國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢。


由中國科學(xué)家自主研發(fā)的人造太陽又叫“東方超環(huán)”,建在安徽合肥市郊的科學(xué)島上。它是一個全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,簡稱EAST),能讓氘和氚在超高溫條件下像太陽一樣發(fā)生聚變,產(chǎn)生大量能量。


主原料是海水 比現(xiàn)核裂變發(fā)電安全

面對能源緊缺、環(huán)境污染,全球?qū)η鍧嵞茉葱枨笤龃?。核聚變的主要原料是海水,也比現(xiàn)有的核裂變發(fā)電安全,因此被視為清潔能源的未來,有人也將它稱為“能源圣杯”。據(jù)科學(xué)家估計,一升海水能產(chǎn)生的聚變能源相當(dāng)于500升汽油所能產(chǎn)生的能量。


各國科學(xué)家數(shù)十年來建設(shè)各種俗稱“人造太陽”的核聚變實驗裝置,但目前尚無法實現(xiàn)核聚變能源為人類所用。這些裝置要真正實現(xiàn)發(fā)電,必須能達到上億度高溫、長時間穩(wěn)態(tài)運行,并且具有可控性。


目前來看,中國研發(fā)的“東方超環(huán)”在穩(wěn)定性上已是全球領(lǐng)頭羊。2017年,它成功實現(xiàn)了101.2秒穩(wěn)態(tài)運行,成為全球首個可以穩(wěn)定運行長達100秒以上的裝置。


一些西方科學(xué)家認(rèn)為,這項突破顯示中國聚變研究的發(fā)展速度已領(lǐng)先其他國家。東方超環(huán)國際顧問委員會當(dāng)時評估,該設(shè)施是“國際磁約束聚變裝置中最前沿的,并且是未來五年間世界上唯一有能力實現(xiàn)400秒長脈沖高性能放電的聚變裝置”。

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由中科院建造的中國人造太陽“東方超環(huán)”位于安徽合肥,是一座巨大的環(huán)形金屬裝置,該裝置去年底取得1億攝氏度高溫的實驗突破。(楊丹旭攝)


實現(xiàn)1億攝氏度運行 是太陽核心溫度六倍

去年11月,東方超環(huán)又在溫度上取得突破,成功實現(xiàn)電子溫度1億攝氏度等離子體運行,相當(dāng)于太陽核心溫度的六倍。


這些突破成為中國實現(xiàn)“聚變夢”的重要里程碑,也讓中國在核聚變研究領(lǐng)域躋身全球第一梯隊行列,為其他反應(yīng)堆提供重要參考。


參與中國核聚變研究的中國科學(xué)家宋云濤近日在一場媒體參觀活動上受訪時說:“我們希望通過東方超環(huán),擴大國際合作,實現(xiàn)未來核聚變能為人類所用?!?


宋云濤是中國科學(xué)院合肥研究院院長助理、合肥研究院等離子物理研究所常務(wù)副所長。這個成立于1978年的研究所,是中國重要的核聚變研究基地,目前有700多名科研人員和400多名研究生。


中國這些年來在核聚變領(lǐng)域展露雄心,不僅活躍于相關(guān)研究的國際舞臺,也為自身的“聚變夢”制定了清晰的路線圖。


中國目前同美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度,都是國際熱核聚變實驗堆(ITER)的七大成員國之一。這個位于法國南部的項目,是人類目前在核聚變研究上最大規(guī)模的國際合作,中國除了為項目提供部分資金,也承擔(dān)設(shè)計修改、部件制造等工作。


12億元打造
聚變實驗堆關(guān)鍵主機

在中國國內(nèi),官方也投入大量資源,計劃建設(shè)一個能與國際熱核聚變實驗堆競爭的中國聚變工程實驗堆(CFETR)。


宋云濤介紹,官方已在今年1月批準(zhǔn)中國聚變工程實驗堆關(guān)鍵主機的立項,并為這個“十三五”(2016年至2020年)計劃下的科研項目撥款60億元人民幣(12億新元),而整個中國聚變工程實驗堆的建設(shè)工作,預(yù)計2030年前后啟動,并希望在2040年至2050年間實現(xiàn)發(fā)電。


宋云濤說,中國核聚變研究起步較晚,但“得益于地方政府和中央政府高度重視”,以及中國國內(nèi)加工制造業(yè)發(fā)展,近年來加快了進程。


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4月24日,中國首座以創(chuàng)新為主題的場館——安徽創(chuàng)新館在合肥正式開館。超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置、穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置、“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星等“高精尖”的科技創(chuàng)新成果模型集中亮相。圖為“人造太陽”全超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置模型。(中新社)


分析:中美貿(mào)易戰(zhàn)關(guān)鍵核心是兩國廣泛科技競爭

隨著國力日漸強盛,中國科技發(fā)展也進入快車道,近年來不斷宣布全球領(lǐng)先的科技成果,例如世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡“天眼”、下潛深度最深的載人潛水器“蛟龍?zhí)枴钡龋衲?月中國的“嫦娥四號”首次實現(xiàn)人類探測器造訪月球背面。


中國在科技領(lǐng)域與美國等西方國家的競爭也在升級,不少觀察家認(rèn)為,持續(xù)一年多的中美貿(mào)易爭端背后的更關(guān)鍵核心是兩國廣泛的科技競爭。


任何國家若率先實現(xiàn)核聚變發(fā)電商業(yè)化,將在能源、經(jīng)濟、地緣政治等國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢。有分析因此也把國際熱核聚變試驗堆等項目的進展緩慢的原因之一,歸咎于各成員國不肯共享自身的關(guān)鍵技術(shù)。


針對中國在核聚變研究上面對的競爭,宋云濤受訪時不斷強調(diào),讓核聚變能源為人類所用是“全球共同的夢想”。


他說,中國的東方超環(huán)是世界聚變俱樂部的重要成員,它和擬建中的中國聚變工程實驗堆都向世界開放,歡迎全球參與合作,“聚變是全世界人民的事情,不是某個國家的事情”。

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