近日,ITER项目即将在法国动工的消息,让人造太阳计划进入公众视野。位于安徽省合肥市西部的“科学岛”,吸引了众多关注者的目光。
中国人造太阳
核心部件是一个高12米、重400多吨的落地圆柱体大容器
“科学岛”是中国核聚变研究的重要基地,世界上第一台全超导托卡马克核聚变(EAST)实验装置就是在这个岛上研制成功的。
EAST超导托卡马克运行总负责人、东华大学教授罗家融解释说:“从能量概念的角度,这个装置被形象地称为人造太阳。太阳是一个巨大的发光体,同时释放出大量能量。核聚变装置就是要模仿太阳的环境,使之产生核聚变反应,产生中子,然后释放出能量。”
核聚变装置的工作原理和太阳有着异曲同工之妙。太阳巨大的能量来自核聚变反应。在太阳的中心,温度高达2000万摄氏度,在高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并释放出大量能量。
科学家发现,在人类比较了解的聚变反应中,氢的两种同位素氘和氚的聚变效率最高,氘和氚结合变成氦,同时能释放出巨大的能量。这些能量在转化后,可以成为电能等各种能量。这就是人造太阳的原理。
但人造太阳并非高高悬挂在空中,而且EAST实验装置与真正的人造太阳相差甚远。EAST实验装置的核心部件是一个高12米、重400多吨的落地圆柱体大容器,它被安置在一栋封闭的建筑物内。
昂贵设备
建成花了3.2亿元,外围装备花了1.95亿元,每年需要3600万元运行费
今年1月17日,记者走进EAST实验大厅,工作人员正在忙碌着。记者在现场看到,人造太阳实验装置的核心部件是一个巨大的容器。在这个大容器的附近,放置着一些辅助设备。
罗家融告诉记者,这个实验大厅于2001年开始建造,包括设备所在的大楼在内,共耗费了5年的建造时间。“这是一个耗资巨大的项目,从申请到建成,花了3.2亿元人民币。后来又申请了1.95亿元做外围装备。此外,每年需要大约3600万元的运行费。”罗家融告诉记者。
漫长研究
从实验堆到预研堆,需要二三十年,从预研堆到商业运行堆,需要四五十年
无论是EAST,还是ITER装置,它们都只是实验堆,离真正的商业运行还很遥远。在投入商业运行之前,还需要经过实验堆、预研堆、商业堆三个阶段。每个阶段的研究,都将经过漫长的研究攻关。
罗家融估计,从实验堆到预研堆,大约需要二三十年的时间;从预研堆到商业运行堆,需要四五十年的时间。“我最乐观地估计,到实现真正的商业运行,至少要经过一个世纪的努力。”罗家融说。由于能源危机的加剧,有可能会把这一进程提前。 (来源:广州日报)
资 料
ITER计划
早在1985年就由前苏联在美苏日内瓦峰会上提出,1986年由前苏联、美国、欧盟及日本开始设计和筹建,1998年基本完成前期工作。ITER计划的建设期从2006年开始大约10年,耗资约46亿美元,此后还有运行期20年、退役期5年,35年总费用将不少于100亿美元。目前,该计划共有7方参与,中国于2003年2月正式成为参与国之一,此后韩国(2003年6月)和印度(2005年12月)也相继加入。中国将承担该计划10%的投入,这包括人力、物力及实物的投入,同时也相应分享所有相关资料及知识产权。
ITER三大疑问
一、反应堆如何运转
在一个环形容器内把氘和氚的混合气体加热到一亿度以上的高温,在这种条件下氘和氚才会聚变。
二、能源取之不竭吗
理论上,只需1公斤氘和10公斤锂(通过锂可以得到氚)就可以保证一个聚变核电站一天内以1000兆瓦的功率发电。相比之下,得到这么大的功率需要500公斤铀或1万吨煤。通过电解海水,轻而易举就可以得到大量的氘。地球上海水中有45万亿吨氘,足够人类使用60亿年。锂在自然界中很少,也要从海水里提取,但要比氘难度大。
三、是清洁能源吗
核聚变与核裂变不同,它不产生长达千年都不能分解的核废料。但是聚变能产生寿命较短的辐射物质,也必须进行处理。另外,它不产生加剧温室效应的气体。 (本报综合)