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走近“颠覆性技术”:核聚变是终极能源吗
来源:中企网   发布时间:2017-12-19 14:38
 人类从未停止过对更高效更清洁能源的探索,其中核聚变能被认为是终极选择之一。为推进可控核聚变研究,各国联合推动了国际热核聚变实验堆(ITER)计划。
 
  近日在科技部举办的中国加入ITER计划十周年纪念活动上,科学家就“核聚变是能源的美好未来吗”等话题进行了探讨。
 
  仅在海水中就有超过45万亿吨氘,释放的能量足够人类使用上亿年
 
  原子核中蕴藏巨大的能量,从一种原子核变为另外一种原子核往往伴随着能量的释放。核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量,聚变的主要燃料是氢的同位素——氘和氚。
 
  太阳发光发热的原理正是核聚变反应。中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆说,太阳的中心温度极高,气压达到3000多亿个大气压,在这样的高温高压条件下,氢原子的两个“同胞兄弟”——氘和氚聚变成氦原子核,并放出大量能量。“太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置,几十亿年向外辐射能量。”
 
  不过,由于聚变能量实在太大,人类要加以利用,就必须对它进行控制,这也是科学家一直努力的目标。
 
  核聚变应用前景广阔。首先,核聚变原料十分丰富。据测算,每升海水中含有0.03克氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。因此仅在海水中就有超过45万亿吨氘,释放的能量足够人类使用上亿年。其次,核聚变反应过程不产生污染环境的硫、氮氧化物,不释放温室效应气体。此外,聚变堆的安全性还非常高。
 
  “核聚变能具有资源丰富、安全、清洁、高效等多种优点,能基本满足人类对于未来理想终极能源的各种要求。” 罗德隆说。
 
  科学家设想,如果发明一种装置,能够控制氘和氚聚变,并稳定持续输出能量,那就相当于人造了一个“太阳”。专家认为,如果在民用上能实现可控,将彻底改写人类的能源版图。
 
  不过,核聚变反应原理看上去虽然非常清晰,但要实现受控热核聚变反应却非常困难。
 
  罗德隆说,实现受控热核聚变反应至少要满足两个苛刻条件。第一,极高的温度。氘核与氚核间发生聚变反应时,温度须达到5000万摄氏度以上。这种在极高温度下才能发生的聚变核反应也称热核反应。在如此高温下,物质已全部电离,形成高温等离子体。第二,充分的约束。即将高温等离子体维持相对足够长的时间,以便充分地发生聚变反应,释放出足够多的能量。
 
  “只有这样,利用聚变反应释放出的能量才可以维持所需的极高温度,无需再从外界吸收能量,聚变反应就能够永续进行、为人所用。”罗德隆说。 
  责任编辑:xiaoming
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