中国“人造太阳”完成第一次放电世界七国参与_国内时政更多新闻

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中国“人造太阳”完成第一次放电世界七国参与

2006年11月07日 10:01

    “造日”计划

    为了留存永恒的光和热，几千年后，人们仍然在追随夸父的脚步。

    再造一个太阳——在国际上，这样的行动已经有五十多年的历史。现在，在安徽省合肥市，中国科学院等离子体物理研究所(下称“中科院等离子体所”)的科学家们，向着这个目标迈出了重要一步，他们让中国的“人造太阳”完成了第一次放电实验。

    这个名叫EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak，意为“实验先进超导托卡马克”)的落地实验装置，是一个类似啤酒桶的重达上百吨“大容器”。

    它的秘密在于核聚变能——这种无限、清洁、安全的能源，是宇宙间包括太阳在内的所有恒星释放光和热的动力。而产生、控制和维持核聚变能就是“人造太阳”的终极目标。

    在合肥，29位来自欧、美、俄、日等世界一流聚变研究机构的负责人及资深科学家对EAST印象深刻。而8-10年之后，在法国，由中国、美国、欧盟、俄罗斯等7方参与的国际热核实验堆——ITER(International Thermal-nuclear Experimental Reactor)将完成第一期工程。这是目前全世界最大的国际合作项目，参与国的人口占到了全世界的三分之二。

    EAST的成功为ITER的实施提供了很多经验。“我们从头到尾走了一遍ITER的主要技术。”中科院等离子体所副所长、EAST装置主机负责人武松涛说，ITER像一个放大版的EAST，这个更庞大的容器将会是未来聚变商业示范堆的基础。

    几百年后，地球上的煤、石油等天然能源消耗殆尽之时，“人造太阳”或许是为数不多的替代能源之一。现在，它的商业空间，人们才刚刚窥见轮廓。

    氘和氚的相聚

    太阳上的聚变反应已经持续了50亿年。在漫长的岁月里，它的内部时刻都在燃烧着氢的同位素——氘和氚。当氘和氚的原子核相聚碰撞时，会结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量。

    100年前，爱因斯坦用一个轻巧的质能方程式——E＝mc2，给出了复制太阳的方式。核聚变的原理看上去极其简单：两个轻核在一定条件下聚合成一个较重核，反应后质量有一定亏损，这些亏损的质量将转变为巨大的能量。

    利用聚变能来发电，和传统裂变能核电站相比，“人造太阳”的优势十分明显。武松涛说，聚变能“是人类寻求新能源的必然选择”。

    裂变电站的原料——铀的地球储量有限，百年之内就会被用完；铀的提纯技术也相当复杂。更关键的是，铀裂变时产生的碎片有很长时间的放射性，潜在的废料污染以及裂变堆的安全问题都还没有妥善解决。

    聚变能采用的原料氘，在自然界中几乎取之不尽。地球海水中蕴藏了大约40万亿吨氘，用于聚变反应，释放的能量足够人类使用几十至上百亿年。

    同时，聚变反应产生的能量是核裂变的7倍，反应产物是无放射性污染的氦。更完美的是，未来的聚变电站会始终处于次临界安全运行状态，反应可以随时停止，不会发生切尔诺贝利那样的核泄漏事故。

    虽然核聚变能的优势明显，反应原理简单，但自1952年美国第一颗氢弹爆炸至今，人们还是没能真正控制住聚变能。因为“我们对等离子体的不稳定性和紊乱性知之甚少。”马里兰大学的物理学家William Dorland说。

    由于存在巨大的引力场，在太阳表面6000摄氏度的高温条件下可以轻松进行聚变反应。但在地球上没有那么大的引力，稳定控制聚变输出的能量为人所用的过程极其艰难。

    “我们需要将燃料加热到几千万至上亿摄氏度，成为等离子体，”武松涛解释说，“当电子能够摆脱原子核的束缚，原子核才能够完全裸露出来，为原子核的碰撞做准备。”

    科学家们需要将这些等离子体继续加热到上亿度，使两个都带正电的原子核拥有足够的动能克服斥力，聚合在一起。

    这些上亿度的等离子体，还必须在足够长的时间里“老实地呆在容器里”，使聚变反应稳定持续地进行，“不能乱跑，也不能碰到容器的内壁”。

来源：21世纪经济报道

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