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新时代的“夸父逐日”,能源危机的终结者——“人造太阳”

新时代的“夸父逐日”,能源危机的终结者——“人造太阳”

今年,“碳中和”点燃了新一轮的光伏热,光伏项目纷纷开工。光伏发电就是转化太阳的光和热从而产生电能,再经过逆变器、变压器输送到千家万户。但是太阳离我们1.5亿公里,大部分的能量在到达地球的路上都损失了。要充分利用太阳,那就只能捕获太阳。 但捕获太阳难度太大,那造一个太阳是否能行?

有读者也许觉得造太阳这件事很荒谬,但人造太阳这件事还真有科学家在研究。据报道,2006年,我国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT--7U)核聚变实验装置成功完成首次工程调试。这个叫全超导托卡马克EAST(原名HT--7U)核聚变实验装置又叫 “人造太阳”。

“人造太阳”学名叫国际热核聚变实验堆(简称ITER),是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克。其工作原理是模拟太阳的工作原理,在高温高压的环境下,氢原子核聚变成氨原子核,并释放出大量能量。

人造太阳系统包括超导托克马克装置、强流粒子加速器、电磁波系统、射频波系统及数十种先进的等离子体诊断测量系统、大型供电系统、大型氚工厂、大型供水(包括去离子水)系统、大型高真空系统、大型液氮、液氦低温系统。其中最为核心的就是超导托克马克装置。超导托克马克装置整体安放在底座上,外部罩着一个大杜瓦,内部设备包括高温氘氚等离子体环、环形真空室、超导线圈筒、极向场线圈、中心螺管和极向场线圈等。


据悉,人造太阳建造周期大约需要十年,耗资五十亿美元(1998年)。这么大的工程,耗费这么多的资金,究竟是为什么呢?

毫不夸张的说,人造太阳能提供巨量的能源,可以说人造太阳就是能源危机的终结者,而且其反应所需要的原料来源简单储量大。

人造太阳反应所需要的氘在海水中储量极为丰富,氚则可在反应堆中通过锂再生,而锂在地壳和海水中都大量存在。原料来源可以说是取之不尽。1公升海水里提取出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量,按照地球上71.8%的海洋覆盖比例共计137亿立方米(1立方米=1000公升)的海水总量,说用之不竭毫不夸张。氘、氚反应的产物没有放射性,中子对堆结构材料的活化也只产生少量较容易处理的短寿命放射性物质。聚变反应堆不产生污染环境的硫、氮氧化物,不释放温室效应气体。再考虑到聚变堆的固有安全性(温度达不到则反应自动停止),可以说人造太阳(核聚变)是无污染、无长寿命放射性核废料、资源无限的理想能源。

人造太阳项目于1985年正式确立,最早参与“人造太阳”项目的有欧盟15个成员国以及美国、俄罗斯和日本,彼时我国仍处于自主研究阶段。至2006年,项目成员几经更替后最终确定为中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度,并于2006年11月21日在法国总统府正式签署联合试验协定及相关文件,标志着“人造太阳”项目全面展开。

“人造太阳”项目至今仍处于研发和试验阶段,项目成员国都在通力合作,力求在本世纪中叶实现商用。就规模和水平来说,我国核聚变的研究和美、欧、日等发达国家还有不小的差距,但是我们有自已的特点,也取得了不错的成绩。相信在不久的将来,夸父逐日将不再是一个神话故事。

能源是人类文明的基石之一,让文明的无限进步成为可能,而这一切的源头都来自于太阳。等到人类自己能够制造出太阳,地球就不再需要流浪。

发布于 2021-08-19 17:39

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