热度是太阳的四万倍!中国“人造太阳”即将升起
  • 来源:中国科普网
  • 2019-12-04 15:15

今年年初,国产硬核科幻片《流浪地球》横空出世,开启了中国科幻电影的元年,相信很多人都被其中的核聚变发动机所震撼。影片中,如果没有核聚变发动机推动,地球便无法开启流浪之旅,而它所蕴含的可控核聚变技术在现实中也是人类文明发展的重要阶梯。



现在,有一则振奋人心的消息传出,让科幻照进了现实:新一轮“人造太阳”即将在中国升起,由成都研究中心开发的新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”目前研究成功,预计2020年投入运行。


“我有一个美丽的愿望,长大以后能播种太阳……”这是来自儿歌《种太阳》的歌词。如今,我国的核工业科学家们正在实现歌词中的梦想,因为他们几十年不懈研发,真的在为人类造一个“人造太阳”。听起来有些不可思议?中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如说,由我国自主研制的可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”建设进展顺利,明年将投入实验运行,这将为人类制造“人造太阳”提供重要的技术支撑。


由于采用了更先进的结构和控制方式,这款新装置的运行温度将有望超过2亿摄氏度!要知道,太阳的表面温度也仅有5500度左右,“环流器二号M”比太阳还要“热”上4万倍!


段旭如介绍:“我们启动了中国环流器二号M装置的建设,主要目的是加大它的规模,增强它的能力,让它可以达到上亿度的离子温度;另外其参数将极大提高,这样才能开展一些跟我们参与的国际热核聚变实验堆(ITER)计划相关的一些物理和科学问题,包括技术问题的研究,为我们参加ITER计划提供技术和人才支撑。这个新装置现在进展比较顺利,我们预计在2020年建成,开始实验。”


中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所负责人许敏介绍,中国环流器二号A其实相当于一个未来的核聚变反应堆雏形,科学家们想到用磁场把这些高温燃料束缚起来,让它们乖乖地在一个环形的空间里飞行,不和真空室接触。“做法就是产生微波和电子回旋的波,然后通过传输线,最后注入到真空室里去,等离子体吸收这些微波以后,它的温度自然就会升上来。从原理上讲,跟微波炉非常像,但它的功率要大得多。”许敏说。


环流器二号M将在等离子体电流以及温度等方面达到更为惊人的参数。“它的离子温度可以突破1亿度以上,达到1.5亿度,其它的参数也高,比如建成以后,它的电流将达到3兆安培,这是一个什么概念?我们现在国内最大的装置,它的电流也只能到1兆安倍,所以它的能力将会极大地提升,可以为今后国际热核聚变实验堆,也就是ITER计划提供技术支撑。”段旭如介绍说。


应该说,“人造太阳”上应用的很多中国技术都达到了世界领先的水平,谌继明表示,我们实现了从落后到齐步进而部分技术领跑的转变。“在参加ITER之初,我们比国外落后20年;到2010年左右,我们追赶上了,和他们齐头并进;到现在,我们率先通过了国际认证。事实证明,我们确实在某些方面已经开始领跑。”


现如今我们可以试想一下,现在中国已经是离突破核聚变技术最近的国家了,一旦我们的科学家能够打破技术瓶颈,建造出可以持续释放能源的核聚变装置,那毫无疑问的是中国科学技术将会再一次领先全球,引领世界,造福千家万户。在全世界竞相寻找化石燃料替代品之际,中国竟率先完成了一个用于实验性核聚变反应堆的建设,不得不说实在令人震惊。


说到这里,小伙伴们可能又要问了,我们为什么非要建设“人造太阳”呢?都说“万物生长靠太阳”,太阳是地球上万物生长的一切来源,它正是利用核聚变反应,不断向地球输送能源。核聚变是指由质量小的原子(主要指氘)在一定条件下互相吸引碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)的过程,在这个过程中会释放出大量能量,类似于太阳发光发热。目前由核聚变产生的能量还是不可控的,如何让核聚变产生的能量变的可控以便于合理的使用就显得尤为重要。


中科院等离子体所常务副所长宋云涛表示,这颗“太阳”如果建设成功,可能会一劳永逸地解决地球能源短缺的问题。“如果我们成功了,可以让一升海水去发生核聚变,能够产生的能量相当于300升汽油的能量。如果能够建成未来的聚变电站,那么可以为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。”


我们利用核聚变做出的“人造太阳”又有哪些优势?中核集团董事长余剑锋解释称,我们常用的煤、石油、天然气等化石能源,储量有限,且污染环境,核聚变能量源氘气来自海水,可以源源不断地供应。他介绍:“氘气在海水里面是很多的,大概有45万亿吨,就是说一升海水就相当于300升的汽油,能量是巨大的,核聚变能没有放射性的废物,所以这是一个跨时代、世界级的项目,也会改变人类的生活。”


今天,“中国环流器二号M”的顺利建设让我们对未来又多了几分期待。段旭如说,希望在二十一世纪中叶,聚变工程实验堆实验成功,建设聚变商业示范堆,完成人类终极能源梦想——“人造太阳”。


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