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“人造太阳”突破不断 中国拟2050年前实现核聚变发电

来源:联合早报    关键词:人造太阳, 核聚变发电,    发布时间:2019-05-06

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能源紧缺、环境污染,全球对清洁能源需求增大。分析指中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列,而率先实现核聚变能源商用,将让中国摆脱能源制约,在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。

我们希望通过东方超环,扩大国际合作,实现未来核聚变能为人类所用。——宋云涛

夸父逐日的中国神话故事讲述古人战胜自然的愿望,中国科学家如今正缔造新的科技神话——建造一个能释放无限能量的人造太阳,让中国在2050年以前用上取之不尽用之不竭的核聚变能源。


有分析指出,中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列,而率先实现核聚变能源商用,将让中国摆脱能源制约,在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。


由中国科学家自主研发的人造太阳又叫“东方超环”,建在安徽合肥市郊的科学岛上。它是一个全超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST),能让氘和氚在超高温条件下像太阳一样发生聚变,产生大量能量。


主原料是海水 比现核裂变发电安全

面对能源紧缺、环境污染,全球对清洁能源需求增大。核聚变的主要原料是海水,也比现有的核裂变发电安全,因此被视为清洁能源的未来,有人也将它称为“能源圣杯”。据科学家估计,一升海水能产生的聚变能源相当于500升汽油所能产生的能量。


各国科学家数十年来建设各种俗称“人造太阳”的核聚变实验装置,但目前尚无法实现核聚变能源为人类所用。这些装置要真正实现发电,必须能达到上亿度高温、长时间稳态运行,并且具有可控性。


目前来看,中国研发的“东方超环”在稳定性上已是全球领头羊。2017年,它成功实现了101.2秒稳态运行,成为全球首个可以稳定运行长达100秒以上的装置。


一些西方科学家认为,这项突破显示中国聚变研究的发展速度已领先其他国家。东方超环国际顾问委员会当时评估,该设施是“国际磁约束聚变装置中最前沿的,并且是未来五年间世界上唯一有能力实现400秒长脉冲高性能放电的聚变装置”。

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由中科院建造的中国人造太阳“东方超环”位于安徽合肥,是一座巨大的环形金属装置,该装置去年底取得1亿摄氏度高温的实验突破。(杨丹旭摄)


实现1亿摄氏度运行 是太阳核心温度六倍

去年11月,东方超环又在温度上取得突破,成功实现电子温度1亿摄氏度等离子体运行,相当于太阳核心温度的六倍。


这些突破成为中国实现“聚变梦”的重要里程碑,也让中国在核聚变研究领域跻身全球第一梯队行列,为其他反应堆提供重要参考。


参与中国核聚变研究的中国科学家宋云涛近日在一场媒体参观活动上受访时说:“我们希望通过东方超环,扩大国际合作,实现未来核聚变能为人类所用。”


宋云涛是中国科学院合肥研究院院长助理、合肥研究院等离子物理研究所常务副所长。这个成立于1978年的研究所,是中国重要的核聚变研究基地,目前有700多名科研人员和400多名研究生。


中国这些年来在核聚变领域展露雄心,不仅活跃于相关研究的国际舞台,也为自身的“聚变梦”制定了清晰的路线图。


中国目前同美国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度,都是国际热核聚变实验堆(ITER)的七大成员国之一。这个位于法国南部的项目,是人类目前在核聚变研究上最大规模的国际合作,中国除了为项目提供部分资金,也承担设计修改、部件制造等工作。


12亿元打造
聚变实验堆关键主机

在中国国内,官方也投入大量资源,计划建设一个能与国际热核聚变实验堆竞争的中国聚变工程实验堆(CFETR)。


宋云涛介绍,官方已在今年1月批准中国聚变工程实验堆关键主机的立项,并为这个“十三五”(2016年至2020年)计划下的科研项目拨款60亿元人民币(12亿新元),而整个中国聚变工程实验堆的建设工作,预计2030年前后启动,并希望在2040年至2050年间实现发电。


宋云涛说,中国核聚变研究起步较晚,但“得益于地方政府和中央政府高度重视”,以及中国国内加工制造业发展,近年来加快了进程。


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4月24日,中国首座以创新为主题的场馆——安徽创新馆在合肥正式开馆。超导托卡马克实验装置、稳态强磁场实验装置、“墨子号”量子科学实验卫星等“高精尖”的科技创新成果模型集中亮相。图为“人造太阳”全超导托卡马克实验装置模型。(中新社)


分析:中美贸易战关键核心是两国广泛科技竞争

随着国力日渐强盛,中国科技发展也进入快车道,近年来不断宣布全球领先的科技成果,例如世界最大单口径射电望远镜“天眼”、下潜深度最深的载人潜水器“蛟龙号”等,今年1月中国的“嫦娥四号”首次实现人类探测器造访月球背面。


中国在科技领域与美国等西方国家的竞争也在升级,不少观察家认为,持续一年多的中美贸易争端背后的更关键核心是两国广泛的科技竞争。


任何国家若率先实现核聚变发电商业化,将在能源、经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。有分析因此也把国际热核聚变试验堆等项目的进展缓慢的原因之一,归咎于各成员国不肯共享自身的关键技术。


针对中国在核聚变研究上面对的竞争,宋云涛受访时不断强调,让核聚变能源为人类所用是“全球共同的梦想”。


他说,中国的东方超环是世界聚变俱乐部的重要成员,它和拟建中的中国聚变工程实验堆都向世界开放,欢迎全球参与合作,“聚变是全世界人民的事情,不是某个国家的事情”。