什么是“人造太阳” 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”。目前,这一装置的主要技术问题已被攻克,已在安徽合肥进入总装,计划2005年建成。 在地球上模拟太阳,利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源,中国的科学家们正朝这一理想加快前进步伐。记者日前从中科院等离子体物理研究所了解到,目前世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置,已在安徽合肥进入总装。 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量,给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置,可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”,因为它可以像太阳一样,为人类提供一种无限的、清洁的和安全的能源。 中科院等离子体物理研究所研制的“EAST”装置就是这样的一种实验设备。据有关专家介绍,等离子体长时间稳定运行是实现控制核聚变的前提条件之一,但在目前世界上的“人造太阳”实验装置上,等离子体稳定运行的时间都很短,短的只有几秒钟,最长的也只有4分多钟,而“EAST”装置由于采用了先进的非圆切面和全超导技术,等离子体稳定运行的时间可达16分钟,是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的“人造太阳”实验装置。目前,这一装置的主要技术问题已被攻克,正进入总装阶段,计划于2005年建成。 专家们认为,这一实验装置可为欧、美、日、中等7方正在谈判筹建中的“国际热核聚变实验堆”建设提供直接经验,并为未来聚变实验堆提供重要的工程和物理实验基础。 中科院等离子体物理研究所所长李建刚说,虽然“人造太阳”的奇观在实验室中已经出现,但离真正的商业运行还有相当长的距离,“人造太阳”所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测,根据目前世界各国的研究状况,这一梦想最快有可能在50年后实现。 “人造太阳”的实验研究具有十分重大的战略意义。在过去的100年中,人类对能源的研究和使用已从化石燃料的单一化结构,发展到以化石能源为主,核能和水能互补的多元格局。但是,石油、煤炭等化石能源不可再生,目前已经商业化的核裂变能又会产生一定的核废料,同时受到原料的限制。 而核聚变能则被认为是无限、清洁、安全的换代新能源。据专家介绍,自然界最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘和氚的聚变。氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,如果全部用于聚变反应,释放出的能量足够人类使用几百亿年,而且反应产物是无放射性污染的氦。这就是为什么世界各国,尤其是发达国家不遗余力,竞相研究、开发核聚能的原因所在。
国际热核聚变实验反应堆的原理类似太阳发光发热,它要在上亿摄氏度的超高温条件下,利用氢的同位素氘、氚的聚变反应来释放核能,所以这一计划又被称为“人造太阳”计划。由于核聚变的燃料(氘和氚)可以从海水中提取,所以人们用不着担心有一天它会用完。而且核聚变反应不会产生温室效应和核废料,相对来说更清洁更安全。因此,这一计划一提出就引起人们的高度关注。这个设想最早在1985年由美国、苏联提出来的,后来由俄、美、日、欧盟四方共同承建。2003年,中国宣布加入这个计划,2006年,印度、韩国也加入进来。上个月签署的成立国际组织联合实施国际热核聚变试验反应堆计划的协定,意味着该计划全面启动。这是迄今为止中国参与的规模最大的国际合作项目,中国将承担这个项目总造价(100亿欧元)的10%,并享有全部知识产权。
目前获得的实验结果具有里程碑性质,标志着中国自行研制的具国际先进水平的中性束注入加热系统已基本克服重大技术难关,为中性束注入系统在2013年投入EAST物理实验奠定了坚实基础。