中国“人造太阳”实现1亿度运行,这可能是永久解决能源问题的黑科技

2020-04-03 10:41:00 | 来源:风闻社区 | 参与: 0

  文章来源:SELF格致论道讲坛

  近日,我国大科学装置“东方超环”取得重大突破,等离子体中心电子温度首次实现1亿摄氏度运行近10秒。“东方超环”是我国自主设计研制的磁约束核聚变实验装置,也被称为“人造太阳”,因为它的目标就是像太阳一样发生核聚变为人类提供能源。

  与2018年首次实现1亿度温度相比,这次的创举实际上是将1亿度维持了近10秒,是东方超环取得的重大突破。如果能较长时间维持1亿度的高温,那人类距离解决核聚变商业化应用真的就不远了。“人造太阳”究竟怎么造?听中国工程院院士李建刚讲述34年“追逐太阳”之路。

  李建刚

  中国工程院院士

  中科院等离子体物理研究所研究员

  人造太阳 受控的核聚变装置

  大家都知道太阳,但什么是人造太阳?看过钢铁侠的人都知道,钢铁侠里面有一个人造太阳叫托卡马克,像一个磁线圈一样。如果把气体加热到上亿度,它就会发生聚变,可以像太阳一样发出巨大的能量。

  如果是现实版的托卡马克的话,中国有两个人造太阳,一个在合肥,另一个在成都,分别叫合肥超环和中国的环流器1号。

  太阳为人类产生了很多光和热,万物生长靠太阳。我们想要实现聚变,一个不可控因素就是氢弹。氢弹不能轻易地爆炸,要用原子弹去把它点一下,点到上亿度以后才有可能发生爆炸。

  为什么要人造一个太阳?

  那么怎样能够实现人造太阳?要把上亿度的温度装到任何容器上都会顷刻之间烟消云灭。于是科学家就想了一个办法:把一团火球——上亿度的等离子体,用磁的方法把它悬浮起来,跟周边的任何容器材料不接触,这个时候就可以把它加热、控制,进而造出太阳。它的模样就像你们吃的甜圈圈。

  用这些非常复杂的仪器把上亿度的东西放在中间持续地加热,讲讲很容易,但实际操作非常难。

  首先我们需要巨大的磁场,这个磁场要比地球南北级的磁场高两万倍以上,磁场越强越容易收得住。人类之所以没有遭到来自太阳风这种粒子的损害,主要就是靠磁场把这种带电粒子无形之间屏蔽起来。

  所以现在要做的就是产生比地球高上万倍的磁场,让这团气体悬浮起来。用的燃料是什么?是海水里面氢的同位素——氘和氚。海水里面的氘有多少呢?它可以让一千个电站使用上百亿年,也就是说该资源是无限的。如果用爱因斯坦的公式计算的话,一杯水里面产生的氘和氚是E=mc2 ,相当于300公升汽油。

  它的好处在哪里?首先它没有高放的废料,而我们现在用的裂变电站都是化石燃料,尤其是235,238。一旦发生事故,就会有长达上百万年的放射性废料。

  聚变的产物是什么?就是能源中子和氦气。氦气是非常清洁的,当年习总书记实地参观时就问:为什么说聚变是固有的安全性?那时候距离福岛发生核事故刚刚一个月。

  它导致事故的概率非常小,只有同时碰到地震和海啸才有可能发生,或许上万年才会出现一次。但现实中最有可能发生的不是这个,而是恐怖分子——可能恐怖分子开个飞机就把它炸了,但聚变电站不怕,因为它聚变的产物就是氦气,只要一停机就没有了。

  总结一下,作为资源来讲,它是无限的同时又是清洁的,所以长期以来被科学家认为是未来人类终极能源之一,可以大规模生产。未来可能有20%的可再生能源,但最大规模的一块,即80%一定是靠聚变来维持的。

  这个太阳怎么造?

  一个一百万千瓦的电站,上海一年大约只需要两个。聚变电站需要多少东西呢?一年一个电站只需要一百公斤的重水和锂;如果换成煤电站的话,一个一百万千瓦的电站需要50万吨煤;如果是核电站的话就需要30吨。

正在加载

精彩阅读

热点排行
  • 日排行
  • 周排行
评论排行
  • 周排行
  • 月排行

-->