可控核聚变,如何实现“可控”?

核聚变是什么?

简单来说,

就是像太阳那样释放出巨大能量的过程。

而“人造太阳”虽能量惊人,却极难掌控。

不过,

中国科学家自有妙招“驯服”它。

来听听他们怎么说

?

地球上的“人造太阳”——托卡马克装置,也想模仿太阳搞核聚变。科学家们用强磁场把高温等离子体锁在一个真空腔里,让它们老老实实被约束住。这些等离子体跑得飞快,温度更是高达上亿度。它们在真空腔里穿梭,像个不停旋转的火环。

中国科学院合肥物质院等离子体所副研究员朱志刚:“但是这里面有个最大的问题,就是等离子体跑着跑着,也会‘发脾气’。部分离子会突然爆发,释放出巨大能量。这爆发可不是小打小闹,能在极小的区域内释放惊人的能量,直接撞向真空腔的内壁。内壁的材料容易被撞得坑坑洼洼,时间长了就得大修。”

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师王军:“太阳耀斑对太阳没啥影响,太阳那么大,根本不在乎。可托卡马克装置就不一样了。它的内壁材料被撞坏,修复成本高,耽误时间不说,还影响实验进度。全球的托卡马克装置都头疼这个问题。”

中国科学家这回站出来了。中国科学院等离子体物理研究所的专家们,他们把等离子体的大爆发,改成了频繁的小爆发。能量分散了,每次爆发的威力小了很多,撞到内壁时破坏力就小得多。这就像把一个大炸弹拆成一堆小鞭炮,安全性一下就上去了。

中国科学院合肥物质院等离子体所副研究员朱志刚:“这个新办法是怎么做到的?简单说,我们调整了磁场的控制方式,让等离子体的运动更‘听话’。过去等离子体像脱缰的‘野马’,现在更像是被牵着绳子的马驹,跑得稳当多了。实验数据也证明,这招确实管用,托卡马克装置的内壁保护得更好,运行时间也能拉长。”

EAST物理实验总负责人龚先祖研究员:“通过EAST团队的努力,我们取得了千秒量级高约束模上亿度的等离子体运行。”

中国科学院合肥物质院等离子体所所长宋云涛:“也标志着我们国家在高约束模的稳态等离子体控制,在等离子体聚变技术上,应该走到了世界最前沿。”

核聚变为什么这么重要?它可是人类能源的终极梦想。核聚变不用烧煤、不用烧油,原料取自海水,产生的能量却比传统能源高出好几倍。关键是,它几乎不污染环境,用完了也不会留下核废料。有了它,电费可能会便宜到让你乐开花。

中国科学院合肥物质院等离子体所副研究员张秀青:“中国在这条路上已经走了很远。我们的‘东方超环’托卡马克装置,是全球顶尖的实验设备之一。这次的新理论,让装置运行更稳定,也让中国在核聚变研究上又领先了一步。国际同行都竖起了大拇指,说中国的方案有想法。”

国际热核聚变实验堆ITER实验部主任AlbertoLoarte:“ITER因为一些部件加工的问题,所以它需要该方案,其中一个最大的该方案,就是把内部部件的材料要做更换,现在新方案的材料跟EAST最接近,所以需要再EAST开展一些实验,更好地为ITER做实验准备。”

国际热核聚变实验堆ITER实验运行部负责人RichardPitts:“EAST是一个非常好的装置,可以帮助到未来ITER,同时中国的聚变能相关的发展,也给作为ITER的人来说一个震撼,都是一个非常好的榜样。”

当然,核聚变离真正用上还有距离。科学家们得继续解决一大堆技术难题,比如怎么让等离子体更稳定、怎么把产生的能量高效转化成电。但每解决一个问题,我们就离目标近一点。就像爬山,路还长,但每迈出一步,风景就更好看一点。

中国科学院合肥物质院等离子体所副研究员朱志刚:“这事儿不只是科学家的胜利,也是全人类的希望。核聚变要是成功了,不光能解决能源问题,还可能让我们飞得更远。以后去火星、去更远的星球,核聚变可能是飞船的‘心脏’。想想看,人类在星际间遨游,靠的就是这团‘人造太阳’。”

大家可能会问,这离我们生活有多远?其实不远。能源自由了,电费降了,生活成本也会跟着降。工厂能用更便宜的电,生产的东西价格也会下来。更别提环保的好处,空气更干净,雾霾少了,大家都能多吸几口新鲜空气。

中国科学院合肥物质院等离子体所副研究员李明:“我们不是在纸上谈兵,而是实打实地解决问题。我们的‘夸父’园区正在加班建设,目前进展已经超过92%,紧凑型聚变装置BEST,已完成杜瓦底座吊装,力争在2027年基本建成,它有望点亮聚变的第一盏灯。”

未来会怎样?核聚变这条路还得继续走。科学家们还在实验室里加班加点,争取早点把“人造太阳”点亮得更稳。咱们普通人也能帮帮忙,比如多支持科学事业,多了解这些前沿技术。说不定哪天,核聚变真成了我们生活的一部分。

中国科学院合肥物质院等离子体所所长宋云涛:“我们倒排工期,挂图作战,正在加快推进聚变能实验装置的建设,让中国人率先掌握‘终极能源’的钥匙。”

信息来源:合肥市广播电视台

责任编辑:吴梦鸽

一审:吴梦鸽;二审:杨文静;三审:洪卫

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原标题:《可控核聚变,如何实现“可控”?》