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中国经济网|全球最大“人造太阳”核心安装开启


中国经济网|全球最大“人造太阳”核心安装开启
本文插图

中核集团建造的中国环流器二号 。
（中核集团供图）
可控核聚变装置俗称“人造太阳” ， 是照亮人类未来的终极能源梦想 。 近日 ， 我国传来好消息：由中核集团牵头的中法联合体为“人造太阳”核心设备安装工作全面开展创造了有利条件——这是中国向核能高端市场迈出的实质性步伐 ， 将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础 。
近日 ， 位于法国的世界上最大的核聚变反应堆——国际热核聚变实验堆（ITER）项目迎来了重要里程碑时刻 ， 施工人员开始安装反应堆托卡马克的首个主要部件 。 此前 ， 由中核集团牵头的中法联合体按期开展了相关安装底座——杜瓦底座的接收及吊装准备工作 ， 为核心设备安装工作全面开展创造了有利条件 。 这是中国向核能高端市场迈出的实质性步伐 ， 将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础 。
从“靠太阳”到“造太阳”
可控核聚变装置俗称“人造太阳” ， 是全球核聚变人一代代接力奔跑 ， 致力于照亮人类未来的终极能源梦想 。 伴随全球人口增长与经济发展 ， 能源需求将持续增长 。 然而 ， 地球化石燃料的储量有限 ， 寻找未来能源成为当务之急 。
万物生长靠太阳 ， 无论是传统的化石能源 ， 还是风能、生物能等新型能源 ， 其本质都是太阳能 。 而太阳的能量 ， 科学家们早已探明究竟：来自其内部的核聚变反应 。
那么 ， 我们是否可以模拟太阳产生能量的原理 ， 研发可控核聚变技术 ， 从而制造“太阳”呢？
专家的回答是肯定的：不仅可以 ， 而且是必须 。
“可控核聚变是目前人类认识到的 ， 可以最终解决人类社会能源与环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一 。 ”中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如表示 。
从必要性来说 ， 化石能源不可再生且有污染 ， 风能、水能不稳定 ， 核裂变能原料有限、核废料有放射性污染 ， 因此 ， 需要寻找资源丰富、清洁高效的新能源——目前 ， 最有可能担当这一角色的只有可控核聚变能 。 而且 ， 可控核聚变不排放有害气体 ， 有利于解决当前的环境污染问题 。
从可行性来说 ， 核聚变的原料是氢的同位素（氘和氚） ， 地球上含量极为丰富 。 “氘在海水中储量极大 ， 1公升海水里提取出的氘 ， 在完全聚变反应后 ， 可释放相当于燃烧300公升汽油的能量 。 ”段旭如说 。
一字之差的困难
从核裂变到核聚变 ， 从不可控到可控——仅一字之差 ， 但技术难度差别太大了 。 “世界上首颗原子弹爆炸后不到10年 ， 核裂变技术就实现了和平利用 ， 建成了核电站 。 ”中核集团核工业西南物理研究院特聘研究员钟武律说 ， 因此 ， 许多人曾乐观地认为 ， 用不了多久就能实现核聚变的和平利用——然而 ， 经过全世界科学家超过半个世纪的努力 ， 至今仍未成功 。
钟武律做了一个简单比较 。 太阳能稳定核聚变 ， 是因其内部不仅有1500万摄氏度以上的高温 ， 且约有3000亿个大气压的超高气压 。 而地球上无法达到如此高的气压 ， 只能在高温上下功夫了 ， 需要把温度提高到上亿摄氏度才行 。 “先不说如何产生这么高的温度 ， 就算产生了 ， 也找不到容器‘盛放’它 。 ”钟武律说 ， 地球上最耐高温的金属材料钨在3000多摄氏度就会熔化 。
不过 ， 人类不会被困难吓倒 。 20世纪50年代开始 ， 科学家们就经历了一系列磁约束技术路线的探索 ， 到上世纪60年代 ， 前苏联科学家提出托卡马克方案 ， 效果惊人 ， 备受关注 。 托卡马克 ， 简单来说是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器 。 它的中央是一个环形真空 ， 外面围绕着线圈 。 通电时 ， 其内部会产生巨大螺旋形磁场 ， 将其中的等离子体加热到很高温度 ， 以达到核聚变目的 。


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