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威力无穷的人造太阳首度亮相中国 科技真的逆天了中国将诞生世界首个人造太阳

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    以探索无限而清洁的核聚变能源为目标的EAST超导托卡马克已完成部件装置,进入系统调试阶段,近日正在进行降温试验。

      据专家介绍,该装置预计7、8月份正式进入放电运行实验,届时如能成功完成放电实验,合肥将成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方。也就是说,中国将率先建成新一代“人造太阳”。

      地球上的石油、煤等能源耗尽后,人类靠什么生活?科学家们开始把梦想变成现实。据介绍,从海水中提取氘(dāo),使其在上亿摄氏度的高温下与氚(chuān)产生聚变反应,1升海水里提取的氘,在完全的聚变反应中所释放的能量,相当于燃烧300升汽油释放的热能。专家说:“如果发明一种能够承受上亿摄氏度高温并且能够控制氘和氚聚变、稳定持续输出能量的装置,那就相当于发明一个‘人造太阳’,给人类提供像太阳一样无限清洁的能源,而海水是用之不尽的。”

      一种被称为“托卡马克”的“人造太阳”实验装置承载起科学家们的梦想。从1990年开始,中国科学院等离子体物理研究所历时3年多建成中国第一台超导托卡马克装置———HT—7,使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有同类实验装置的国家,实验中最高电子温度超过5000万摄氏度,并获得可重复的大于300秒的等离子体放电。从2000年开始,科学岛上的专家们在HT—7的基础上,开始建另一个更大型、代号为EAST的新一代全超导非圆截面托卡马克装置。

      EAST从2003年开始进入总装。该项目总负责人万元熙研究员介绍说:“如果按期完成放电试验,那EAST就是世界上第一个建成的具有非圆截面的全超导托卡马克。不过,我们的花费却只有世界上同类装置的1/15或1/20。”据了解,该工程总投资近3亿元。

      “这个装置的研究成果,对即将建设的国际热核聚变试验堆ITER计划的工程技术和物理基础研究方面将有重大意义。”万元熙说,“ITER计划是一个大型的国际科技合作计划,由于ITER的核心装置也是一个全超导非圆截面托卡马克,所以我们的EAST被同行们称为‘小ITER’”。
     工作原理:模拟太阳

      让1升海水变成300升汽油

      春节刚过,位于合肥市西北郊的科学岛上已是一片忙碌。“人造太阳”项目总装办主任吴维越说,这个春节研究人员几乎都是在科学岛上度过的。为了设备早日投入运行,从项目的筹备立项到现在,他们已经前后忙碌了整整8年。

      记者了解到,这台全名叫EAST非圆截面全超导托卡马克的装置,以探索无限而清洁的核聚变能源为目标。由于它和太阳产生能量的原理相同,都是热核聚变反应,所以被外界称为“人造太阳”。

      而所谓的“人造太阳”的原理,就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚,通过类似变压器的原理使其产生等离子体,然后提高其密度、温度使其发生聚变反应,反应过程中会产生巨大的能量。

      1升海水提取的氘,在完全的聚变反应中释放的能量,相当于燃烧300升汽油释放的热能。因此一旦这种技术成熟,建立了电站,就相当于建立了一个“人造太阳”。

      据悉,EAST是世界上百台托卡马克装置中最先进的。不过外人很难相信,记者眼前的它,就藏身在一间外表极为普通的屋子里。屋内面积有一个足球场般大小,中间朝地下深挖了数米,这个世界上最先进的托卡马克装置就在大坑中央。从外形上看是粗大的钢铁圆柱,上端好像战士头上的钢盔,有7米多高,下面用9根合抱粗的钢柱支撑,犹如科幻片中外星人乘坐的探测器。

      吴维越向记者介绍,产生能量的聚变反应,就发生在酷似外星探测器内的真空装置里面,而反应的发生需要多个子系统同时工作,比如电源系统,使线圈达到并保持超导状态的低温系统,用来抽真空的真空机组等。

      运转过程:类似烧锅炉

      7月就可以进行放电实验

      目前总装的第一阶段已经完成,正在开始工程调试。“如果一切顺利,7月份就可以放电(指做实验)了。”总装办主任吴维越兴奋地告诉记者。

      “放电”时的“人造太阳”将是一种什么样的情形呢?

      “除了位于其他大厅的某些设备会发出一些声响外,真空室内一切静悄悄。”吴维越神秘地回答。原来,做实验的时候,整个大厅是封闭的,所有工作人员都要离开“人造太阳”的屋子,但大厅内的情形和放电时真空室内的情形都可以在控制室内的录像中看到,各系统的监控、实验方案的实施、实验图表的获得等等也都是在控制室内进行的。

      吴维越告诉记者,聚变反应的过程有些类似于烧锅炉,首先要点火,即产生等离子体,然后要使火焰变大变强,即提高等离子体的温度和密度,使其发生碰撞,发生聚变反应,温度越高、密度越大反应就越剧烈。在未来的聚变电站中,反应产生的能量可以通过裂变电站的能量输出转换装置来供人类使用,这方面的技术是成熟的。

      安全问题:能力释放过程完全可控

      即使出现事故也不用疏散人群

      在几千万乃至上亿度的高温下发生反应,安全无疑成为最受关注的问题。人们往往会想到会不会有核辐射,会联想到令人色变的乌克兰切尔诺贝利核电站爆炸事件。

      吴维越告诉记者,EAST装置只有在放电的时候才会产生中子辐射,一旦实验结束就没有了辐射,而产生的中子辐射是不会影响到大厅之外的。EAST大厅是全封闭式构造,四周墙壁的厚度达到1.5米,屋顶的厚度为1米,内部全部为钢筋捆扎,表面用水泥浇铸而成。

      “这样中子就可以完全被隔绝在里面。”吴维越说,同时“人造太阳”所用原料也都不是具有辐射性的铀等元素,没有任何辐射的后遗症。

      人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。然而氢弹爆炸时释放出极大的能量,给人类带来的是灾难。那么“人造太阳”会不会发生爆炸呢?

      吴维越说,氢弹用的聚变原理过程不可控,不可控的瞬间能量释放只能给人类带来灾难。而EAST的热核反应是可控的。加入EAST装置真空室内的原料是少量的,真空室气体密度非常低,而且产生的等离子体被磁场牢牢地束缚住,是很安全的。即使发生了想象中最坏的事故,也只是对实验和装置有影响,周围地区的人

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