太阳上面为什么永远发光而永远能量不会减?在高压高温下面,太阳从里面到表面都在发生聚变反应,正是因为这些聚变反应释放出大量能量,使太阳源源不断发出光和热。但是太阳上的聚变反应是不可控的,就像在地球上看到的氢弹爆炸,巨大的能量在一瞬间释放出来,只能起到毁灭性的破坏作用。
为了让这种能量为我所用,就需要将能量释放过程变成一个稳定、持续并且可控制的过程。而我国的超导托卡马克实验装置EAST(东方超环)正是起着这一转化作用,通过磁力线的作用,氢的同位素等离子体被约束在这个“游泳圈”中运行,发生高密度的碰撞,也就是聚变反应。
我国的“人造太阳”获重大突破
近日,中科院等离子体物理研究所宣布,我国的超导托卡马克实验装置EAST(东方超环)在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式,为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。我国第四代核聚变实验装置东方超环,高11米、直径8米、重达400吨,它的科学目标是让海水中大量存在的氘和氚在高温条件下,像太阳一样发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源,所以也被称为“人造太阳”。
经过多年研究,科研团队成功攻克了一批国际共性难题,在世界上首次实现了5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行,实现了从60秒到百秒量级的跨越。101秒听起来不多,但你要知道等离子体温度超过一亿度,是太阳核心温度的五倍多。
氢弹爆炸瞬间释放巨大的能量
稳态高约束运行模式是国际热核聚变实验堆(ITER)计划的基本运行模式,也是未来反应堆需要解决的关键科学问题。作为国际重要的长脉冲核聚变实验平台,EAST超导托卡马克高约束放电时间实现百秒量级的突破,将为我国下一代核聚变装置的建设和国际核聚变清洁能源的开发利用奠定坚实的技术基础。
ITER计划由美、法等国在20世纪80年代中期发起,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似,因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”,中国是这一计划的参与国之一。
我国海洋中拥有大量的核聚变原料
核聚变与核裂变比起来,要安全很多。核聚变不会产生高放射性核废料,反应过程中也不产生危害环境的气体。并且核聚变所需原料非常容易取得。目前核聚变反应堆使用的是氢的同位素氘和氚。这两种物质在海水中就大量存在。海洋中大概蕴藏了40万亿吨氘,理论上如果全部用于聚变反应,释放的能量足够人类使用几百亿年。
由于我国一直面对能源枯竭的危机,石油和天然气储量有限,余量越来越少,所以寻找替代能源迫在眉睫。如果我国掌握了可控的核聚变反应技术,那么目前我国所面对的能源危机就可以迎刃而解!那时我国在国际中的地位将大大提升。