中國人造太陽將摧毀石油和煤炭?

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中國製造出了一個"人造太陽",它比真正的太陽還要火熱好幾倍。學者們借助於中國合肥市的"全超導托卡馬克核聚變實驗裝置"(中文名為"東方超環",簡稱EAST),把等離子體加熱到了1億攝氏度。中國學者們的成功試驗是建造國際熱核聚變實驗堆(ITER)的重要步驟。

在過去半個多世紀來,學者們一直在思考如何利用熱核聚變(thermonuclear fusion)獲得能源。從潛在上來說,這是一項革命性的技術:差不多甚至能從水中獲取能源。此外,熱核聚變要比把放射性元素用作核燃料的傳統核能安全許多。但是目前技術只是處於發展之中:尚且沒有一個國家掌握可控熱核聚變,以便按照工業規模獲取能源。主要問題在於如何把燒熱到幾百萬度的等離子體從反應堆壁上離析出來。

國際熱核聚變實驗反應堆 - 俄羅斯衛星通訊社
俄科學院: 俄超導體或引起中方的興趣
為此正好利用托卡馬克(蘇聯研究可控熱核反應的實驗裝置)。這是一種帶有激磁線圈的環狀真空室。在這種托卡馬克裝置中,磁場約束等離子體。的確,目前無法長久約束燒熱的等離子體。但中國人依然在當前的試驗中在"全超導托卡馬克核聚變實驗裝置"(EAST )中把燒熱到1億度的等離子體約束到了創紀錄的10秒鐘。中國和包括俄羅斯在內的世界上其它34個國家一起,參加了國際熱核聚變實驗堆(ITER)的研究工作。中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所常務副所長宋雲濤與俄羅斯衛星通訊社記者交談,介紹了中國當前試驗結果將如何影響世界熱核聚變的發展。

衛星: EAST項目整體而言在可控熱核聚變的發展中有何作用?

宋雲濤:EAST同時具有上億溫度的"超高溫"、零下269度的"超低溫"、"超大電流"、"超強磁場"、"超高真空"等極限條件。它的建設和運行中,自主發展出了68項關鍵技術,形成了多個重大創新點,如大型超導磁體、超高真空、偏濾器、超導導體生產等,相關技術填補相關國內空白並具有廣泛的應用前景,一些獨創的技術得到了國際同行的贊賞和借鑒。

EAST物理實驗先後創造多項托卡馬克運行的世界紀錄,成為國際上穩態磁約束聚變研究的重要實驗平台。它可對受控核聚變相關的前沿物理問題開展探索性實驗研究,為未來穩態、安全、高效的先進商業聚變堆提供物理和工程技術基礎。

衛星:EAST與其他國家研發出來的托卡馬克(蘇聯研究可控熱核反應的實驗裝置)有甚麼區別?

核聚變反應 _ - 俄羅斯衛星通訊社
俄羅斯學者的新發現有助於確保核聚變反應堆的運作
宋雲濤:EAST是世界上首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置,具備獨有的非圓截面、全超導及主動冷卻內部結構三大特性。EAST的目標是針對近堆芯等離子體穩態先進運行模式的科學和工程問題,與國際其他核聚變裝置相比,EAST是性能最接近ITER的核聚變實驗裝置,也是未來十年最有能力為ITER提供長脈衝穩態先進運行高參數的實驗裝置。

衛星: 這一裝置有助於解決哪些物理問題及技術問題?

宋雲濤:面向未來聚變堆先進穩態運行模式的發展和長脈衝運行下的關鍵科學技術問題,EAST 2016年實現電子溫度超過5千萬度持續時間102秒的超高溫長脈衝等離子體運行,2017年實現穩定的101秒穩態長脈衝高約束等離子體運行,2018年實現一億度的等離子體運行和高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩態運行模式。EAST獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。

衛星:中國一直參與國際熱核聚變實驗堆(ITER),有甚麼必要研發本國反應堆?

宋雲濤:建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆,是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步,但是ITER只是聚變研究徵程中的重要節點之一,以實現聚變能源為目標的中國聚變工程實驗堆設計與建設是我國聚變能研發必不可少的一環。

CC BY 3.0 / Wikimedia Commons /Geek3 / EAST Tokamak vacuum vessel 2015"全超導托卡馬克核聚變實驗裝置"(中文名為"東方超環",簡稱EAST)
全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(中文名為東方超環,簡稱EAST) - 俄羅斯衛星通訊社
"全超導托卡馬克核聚變實驗裝置"(中文名為"東方超環",簡稱EAST)

衛星: 您如何認為,到2030年之前是否確實能夠實現可控的核聚變發電?

宋雲濤:在核聚變的實驗中,我們多次取得了"突破性進展"。但是考慮到將要面臨的問題和規模,實現核聚變發電,我們需要十幾個或幾十個這樣的"突破性進展"。

中國國家博物館“慶祝改革開放40週年展覽“展示中國科技創新成就 - 俄羅斯衛星通訊社
中國國家博物館“慶祝改革開放40週年展覽“展示中國科技創新成就
核聚變技術的發展不僅面臨著科學技術的難題,還受制於社會、經濟的發展程度。毫無疑問,核聚變發電是一個可達成的目標,對於甚麼時候能夠達成,很大程度上取決於整個社會對於核聚變技術的支持與需求。

衛星:如果核聚變得到實際應用,那麼煤炭和石油等傳統能源來源的價格將發生甚麼變化?這是否意味著,煤炭和石油的價格將下跌?

宋雲濤:傳統能源的煤和石油在很長一段時間內仍然會保持它們作為能源產品的作用。可控的核聚變反應實現後,社會對於傳統能源的需求會大大減少,但完全取代傳統能源的技術,還是一個過程,也是我們追求的一個目標。

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