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中科院合肥“人造太阳”创纪录,1.2亿度燃烧101秒,石油被终结

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贪玩仔谈游戏 2021-05-31 07:01

据俄罗斯卫星通讯社5月28日报道,位于合肥的中科院物质科学研究院当天创造了一项新的世界记录,该院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。科研人员表示,新纪录进一步证明了核聚变能源的可行性,为将来的核聚变商用化奠定了物理和工程基础。

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据悉,EAST又叫“环流器”,是“九五”国家重大科技基础设施,其原理类似于太阳的核聚变反应机制,只不过是用磁约束替代了太阳的引力约束。核聚变能源的原材料主要是氘和氚,前者能够从海水中提取,地球上的储量可供人类使用数十亿年;后者则主要通过高能中子照射氟化锂、碳酸锂或锂镁合金等靶材制取,而锂在地表的已探明储量约为3978万吨(2015年美国地质调查局数据),足够满足人类的长期需要。

核聚变发电存在两大难点,一是点火温度高达上亿度,运行温度也有数千万度,对容器材料提出了很高的要求;二是原材料在聚变反应过程中产生的磁场电场十分复杂,对约束它的闭合磁场影响很大,因此很难做到稳定且长时间的约束控制。而这次EAST之所以能实现1.2亿摄氏度101秒的等离子体运行,与国际首次投入使用的全金属主动水冷第一壁、高性能钨偏滤器等关键技术有很大关系。此外,EAST还拥有200多项核心技术、近2000项专利,在高11米,直径8米的空间内,同时克服了“超高温”、“超低温”、“超高真空”、“超强磁场”和“超大电流”等工程难题。尽管其总功率高达34兆瓦,工作温度超过1亿度,但其制冷系统却需要维持零下269度的低温,这又必须用相当于地表大气压约一千亿分之一的“超高真空”隔热,可谓复杂极端到了极点。

虽然难度巨大,但可控核聚变的前景也非常诱人。因为它是目前为止,人类唯一能找到的稳定且规模不受限制的清洁能源。和现在使用最多的清洁能源核裂变发电相比,核聚变的材料价格要比铀便宜得多,同时对建设地点没有要求。更关键的是,核聚变发电不会产生放射性物资,没有核泄漏风险,安全性远远强过核裂变发电。

在过去化石能源占绝对主流的年代,这些优点或许还不那么重要。但随着气候问题的日益严峻,受到碳排放限制压力的各个国家,势必会加大核电站的建设力度,核能安全将成为人类社会的重大风险点。而一旦攻克可控核聚变技术,不仅气候问题可以从根本上得到解决,各国对石油等化石能源的依赖也会极大地减轻,世界上将首次出现主要工业国能源自给自足的景象,届时石油美元体系或将就此终结。

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