【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年

2020-02-19 - 人造太阳

参与国际热核反应堆计划(英文简称ITER)的6个参与方———中国、俄罗斯、欧盟、日本、美国和韩国终于就该计划的选址问题达成一致:6月28日在莫斯科举行的会议上,各参与国部长一致选定法国卡达拉舍镇为场址。与会的中国代表团团长、科技部部长徐冠华说:“这是人类探索聚变能开发的一个历史性时刻。”

【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年
【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年

电力紧张已经成为全球性问题。用于发电的主要原料煤,按目前需求只能开采200多年。而核电站还存在着核泄漏等风险,且会产生放射性核废料。因此,开发安全、高效的新能源就成为人类急迫的战略任务。以海水中的氘(读音刀)为主要原料的核聚变反应堆一旦投入商业运用将产生巨大电能。这意味着单靠海水为原料进行核聚变反应,就能满足人类100亿年的用电需求。

【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年
【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年

国际热核反应堆计划是一项有关能源的革命性计划。该计划于1985年确立,目标是建立一个核聚变试验堆。建造计划从2006年开始,为期10年。总金额100亿欧元。如果该计划成功,就将迈入第二步,即建设具有工业规模的核聚变核电站,这是更大的挑战,只有走完第二步,人类的新能源梦想才会实现。乐观的估计是50年后人类有望用上聚变反应堆发出的第一度电。

【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年
【人造太阳用的什么原料】以海水为主要原料 人造太阳发电够用百亿年

卡达拉舍镇位于法国东南部罗纳河口省,靠近马赛,距地中海海岸约75公里。那里风光秀丽、人文荟萃,同时也是法国的科研中心之一。法国原子能总署核研究中心的18个机构也设在那里。

以海水为主要原料

核能是指原子核能,即原子能,是原子结构发生变化时放出的能量。重金属元素铀、钚的原子核发生分裂反应时会释放巨大能量,这种分裂反应简称裂变。目前世界上的核电站是依据核裂变原理发展起来的。

产生核能的另外一种方法是,轻金属———氢的同位素氘、氚(读音川)的原子核发生聚合反应时产生能量。聚合反应简称聚变。聚变是太阳和其他星球能量的来源。在万有引力的作用下,当一颗星球中心的物质的密度和温度都达到一定的程度,足以产生热核反应的时候,星球就会发闪闪发光。

依照这一原理,科学家找到了在地球上产生核聚变的途径。第一步是用高压和高温施加于体积极小的物质,使这些物质在其等离子状态消失前产生聚变。第二步是在极高的温度下设置并保持一个等离子区,它应是一个环状真空管,能生成一亿至两亿摄氏度高温。因此,ITER又被称为人造太阳计划。

氢弹用的就是聚变原理,但是这一过程不可控。不可控的瞬间能量释放只能给人类带来灾难。热核反应堆则是可控核聚变,其安全风险低得多,产生的放射性微乎其微,也不产生核废料,可循环使用。

海水中含有氢的同位素,300公升海水能够提供约1克氘,这就意味着,单靠海水,就能满足人类100亿年的能源需求。理论上,只需1公斤氘和10公斤锂(通过锂可得到氘)就可以保证一个聚变核电站一天之内以1000兆瓦的功率发电,而得到这么大的功率需要500公斤铀或1万吨煤。

日法激烈角逐

建立热核反应试验堆对于提升国家的科技和工业实力的意义不言而喻,它带来的经济效益也显而易见。持续一年半的“竞址战”打得十分激烈。法国得以胜出,是因为有欧盟的集体支持。参加竞址的先后有加拿大、日本、西班牙、法国4国。

2003年12月,6方华盛顿选址会议无果而终。之后,加拿大退出,欧盟则作出决定:欧盟国家只能有一个候选地址,并决定让条件更好的卡达拉舍参加竞争,西班牙出局了。最后剩法国和日本。日本得到美国和韩国的支持,法国得到中国和俄罗斯的支持。

在日本坚决不相让的情况下,欧盟下了“最后通牒”:如果日本不让,欧盟将甩掉日本、美国,只和中国、俄罗斯合作。欧盟拥有这样的实力———世界4000名核聚变科学家中,2000名属于欧盟成员国;欧盟国家从1960年起就开始进行这方面的试验,英国和法国已建立起相关设施。

在日本动摇的情况下,欧盟给出一大堆许诺:如果日本放弃竞址,将给日本20%的建设合同,20%的科研和管理人员岗位,而其他参与方只能得到10%。欧盟还答应支持日本人担任ITER计划的总负责人。此外,允诺只有日本和欧盟两家承担反应堆的补充研究项目,日本将可以拿到一个有关研究课题,7亿欧元课题费由欧盟和日本两家分摊。

最诱人的是,同意日本承建热核反应堆外壁研究中心。直到莫斯科会议的前一周,日本才决定放弃。有分析认为,美国在选址上支持日本是为了报复法国反对伊拉克战争。据法国《费加罗报》分析,美国后来改变立场,可能是经权衡,认为能源这类涉及战略利益的合作,美国对日本还应有所保留。▲

相关阅读
  • 【人造太阳的作用】我国新一代“人造太阳”装置总体安装启动

    【人造太阳的作用】我国新一代“人造太阳”装置总体安装启动

    2020-02-19

    6月5日,随着主机线圈系统交付,中国环流器二号M(HL2M)总体安装在中核集团核工业西南物理研究院启动。作为我国新一代“人造太阳”装置,HL2M离子体电流可达3兆安培、等离子体温度将超过2亿摄氏度。

  • 【人造太阳核聚变是什么】什么是热核聚变与人造太阳?

    【人造太阳核聚变是什么】什么是热核聚变与人造太阳?

    2020-02-19

    所谓“人造太阳”,即先进超导托卡马克实验装置,也即国际热核聚变实验堆计划(ITER)建设工程,是当今世界迄今为止最大的热核聚变实验项目,旨在地球上模拟太阳的核聚变,利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源。

  • 【人造太阳中国造什么】什么是人造太阳?

    【人造太阳中国造什么】什么是人造太阳?

    2020-02-19

    虽然人类对太阳的研究已久,但是一直以来对于太阳运作的原理毫不知情,根据有限的经验,早期的科学界则认为太阳是一堆燃烧的煤球,而且很多人对此深信不疑,不过之后根据地理学家对地球地质年代断层的研究,发现地球起码有上亿年历史的时候。

  • 【中国人造太阳重大突破】合肥科学岛“人造太阳”有望为人类带来无限能源

    【中国人造太阳重大突破】合肥科学岛“人造太阳”有望为人类带来无限能源

    2020-02-19

    新安晚报 安徽网 大皖客户端讯 数十年来,各国科学家建设各种俗称人造太阳的核聚变实验装置,但一直无法实现。昨天,中科院合肥物质科学研究院等离子体所工作人员在接受本报记者采访时表示,该所正在建设国家十三五大科学装置聚变堆主机关键系统综合研究设