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创世界纪录!中国“人造太阳”将如何改变人类生活→

发布时间:2025-01-25 08:25:57  /  浏览次数:544 次

1月20日,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)在安徽合肥创造新的世界纪(jì)录(lù),首(shǒu)次(cì)实(shí)现(xiàn)1亿(yì)摄(shè)氏(shì)度(dù)1066秒(miǎo)的(de)高(gāo)约(yuē)束(shù)模(mó)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)运(yùn)行(xíng),标(biāo)志(zhì)我(wǒ)国(guó)聚(jù)变(biàn)能(néng)源(yuán)研(yán)究(jiū)实(shí)现(xiàn)从(cóng)基(jī)础(chǔ)科(kē)学(xué)向(xiàng)工(gōng)程(chéng)实践的重大跨越。

什么是“人造太阳”?这一实验突破(pò)究(jiū)竟(jìng)意(yì)味(wèi)着(zhe)什(shén)么(me)?人(rén)类(lèi)离(lí)核(hé)聚(jù)变(biàn)发(fā)电(diàn)还(hái)有(yǒu)多(duō)远(yuǎn)?

什(shén)么(me)是(shì)“人(rén)造(zào)太(tài)阳(yáng)”?

“人(rén)造(zào)太(tài)阳(yáng)”是(shì)一(yī)种(zhǒng)模(mó)拟(nǐ)太(tài)阳(yáng)内(nèi)部(bù)核(hé)聚(jù)变(biàn)反(fǎn)应(yīng)过(guò)程的装置,通过控制和维持高温等离子体运行,实现聚变反应来释放巨大的能量,从而有望彻底解决人类能源问题,深刻改变人类生产生活方式。

核聚变能(néng)源(yuán)具(jù)有(yǒu)原(yuán)料(liào)丰(fēng)富(fù)、安(ān)全高(gāo)(gāo)效(xiào)(xiào)、清(qīng)(qīng)洁(jié)(jié)低(dī)(dī)碳(tàn)(tàn)的(de)(de)独(dú)(dú)特(tè)(tè)优(yōu)(yōu)点(diǎn)(diǎn),用(yòng)(yòng)它(tā)(tā)发(fā)(fā)电(diàn)(diàn)可(kě)(kě)提(tí)(tí)供(gōng)(gōng)近(jìn)(jìn)乎(hu)(hu)零(líng)(líng)碳(tàn)(tàn)排(pái)(pái)放(fàng)(fàng)的(de)(de)清(qīng)(qīng)洁(jié)(jié)能(néng)(néng)源(yuán)(yuán)。举(jǔ)(jǔ)个(gè)(gè)例(lì)子(zi),一(yī)升(shēng)海(hǎi)水(shuǐ)(shuǐ)中(zhōng)(zhōng)提(tí)(tí)炼(liàn)(liàn)出(chū)(chū)来(lái)(lái)的(de)(de)氘(dāo)(dāo)与(yǔ)(yǔ)另(lìng)外(wài)一(yī)种(zhǒng)原(yuán)料(liào)氚(chuān)经过聚变反应释放出的能量,相当于300升汽油燃烧的能量。

1亿摄氏度突破1066秒意味着什么?

中国科学院合肥物质科学研究院副院长宋云涛表示,这是一个非常重要的里程碑,从此将从前沿的基础研究转向工程实践,向聚变能应用迈出了一大步。“亿度千秒”的难点在于,我们要把这一团火,相当于太阳表面温度的6~7倍,像火球一样的等离子体运速到上千秒,非常难,这应该是目前五十多年的研究中,从物理研究向工程实践迈出的坚实的一步。

宋云涛称,EAST装置就是中国“人造小太阳”,是我国建成的世界上第一个全超导托卡马克装置,这里有很多核心技术,也存在很多技术挑战,有超高真空、超大电流、超强磁场等很多这样的技术攻关。

通过这次实验,这几年来,从100秒到400秒再到1000秒,这完全是由中国的磁约束核聚变团队保持世界纪录。在国际上排在第二方阵的,目前是在70秒到100秒,所以这一次能够实现1000秒,标志着我国在高温等离子体、高约束(shù)模(mó)等(děng)离子体、磁约束研究方面走到(dào)了(le)世(shì)界(jiè)前(qián)列(liè)。

实(shí)现(xiàn)“亿(yì)度(dù)千(qiān)秒(miǎo)”,接(jiē)下(xià)来(lái)的(de)目(mù)标(biāo)是(shì)什(shén)么(me)?宋(sòng)云(yún)涛(tāo)表(biǎo)示(shì),能(néng)持(chí)续(xù)的(de)时(shí)间(jiān)是(shì)非(fēi)常(cháng)重(zhòng)要(yào)的(de),但(dàn)磁(cí)约(yuē)束(shù)聚(jù)变(biàn)研(yán)(yán)究(jiū)(jiū)就(jiù)(jiù)像(xiàng)(xiàng)马(mǎ)(mǎ)拉(lā)(lā)松(sōng)(sōng)赛(sài)(sài)跑(pǎo)(pǎo)一(yī)(yī)样(yàng)(yàng),不(bù)(bù)仅(jǐn)(jǐn)要(yào)(yào)跑(pǎo)得(de)快(kuài),还(hái)要(yào)(yào)跑(pǎo)(pǎo)得(de)(de)远(yuǎn)(yuǎn)。所(suǒ)以(yǐ),接(jiē)下(xià)来(lái)不(bù)仅(jǐn)在(zài)持(chí)续(xù)时(shí)间(jiān)上(shàng),还(hái)要(yào)(yào)在(zài)(zài)等(děng)(děng)离(lí)子体密度、等离子体(tǐ)温(wēn)度等各个方面瞄准未来聚变能的商业应用,做进一步的攻关研究。

核聚变能将如何改变人类生活?

“人造太阳”最直接的应用,就是解决能源问题。那么,这项研究将如何影响我们的生活呢?专家称,如果人类能利用核聚变能,这将是颠覆性的变革。

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所研究(jiū)员(yuán)龚(gōng)先祖表示,最直接的关系是解决未来能源问题。如果有一天我们能真正利用核聚变能,我想(xiǎng)可(kě)能(néng)世(shì)界(jiè)上(shàng)战(zhàn)争(zhēng)也(yě)要(yào)少(shǎo)许(xǔ)多(duō),大(dà)家(jiā)不(bù)为(wèi)抢(qiǎng)夺(duó)石(shí)油(yóu)资(zī)源(yuán)发(fā)动(dòng)战(zhàn)争(zhēng)。更(gèng)重(zhòng)要(yào)的(de)一(yī)点(diǎn),如(rú)果(guǒ)人(rén)类(lèi)真(zhēn)正(zhèng)能(néng)够(gòu)利(lì)用(yòng)核(hé)聚(jù)变能,应该说是一个巨大的革命。如果真正在实验室能够(gòu)产(chǎn)生(shēng)持(chí)续(xù)的(de)核(hé)聚变能,能够有稳定输出,那(nà)将(jiāng)带(dài)来对人类能源(yuán)的(de)一(yī)次(cì)革(gé)命(mìng)。

中国距离第一座“聚变商业电站”还有多远?

宋云涛表示,随着国家科技创新不断投入、不断增强,中国有第一座“聚变商业电站”的梦想应该在10~20年突破。接下来,要用3~5年时间建成氘氚燃烧的聚变装置,就是全超导装置的输出要大于输入。

宋云涛称,现在的“人造太阳”,包括国内的物理实验装置基本还构成不了输出大于输入的。接下来,比如正在建设全超导紧凑型聚变装置,输出大于输入5倍,到2035年希望建成中国的聚变释放堆,输出大于输入20倍,这样就开启了人类的国家聚变能源商业应用。

畅想一下,未来如果我们真的拥有一座聚变的发电厂之后,国家能源结构会发生一个怎样的变化,能源供给结构又是一幅怎样的新图景?

宋云涛表示,一旦实现核聚变能源商业应用,一定会带来人类文明的改变和生存方式的改变,会给生活方式带来翻天覆地的变化。因为现在人类基本上使用的化石燃料,环境会遭受污染,而且化石燃料是有限的。一旦实现核聚变能源应用,人类有了磁约束核聚变,再加上其他绿色能源,能够进行互补,可以让人类环境更加美好。

核聚变能源或许会帮助人类实现星际航行

可能(néng)很(hěn)多(duō)人(rén)有这样的疑问,现在获取电能的方式有很多种,为什么要投入这么大的精力研究核聚变发电这样一个项目?最终是要解决什么问题?未来通过聚变方式获取的能源或者能量,还可以用在哪些地方?

宋云涛表示,核聚变能源是一种清洁高效的能源,现在人类大部分使用的都是化石燃料,对于环境和人类自身的影响(xiǎng)非(fēi)常(cháng)大(dà),聚(jù)变(biàn)能(néng)对(duì)环(huán)境和人类则是非常友好的。

宋云涛称,人类第一次工业革命之前只有马车,马车只能把人类从一个村庄带到另(lìng)一(yī)个(gè)村庄;工业革命之后,有了火车(chē)、飞机,可以把人类从一个国家带往另外的国家。有了核聚变能源,人类就能够从一个星球到另外一个星球,实现星际航行。