中国“人造太阳”或超越人类最狂野的能源梦想
几十年来 , 全球石油的消耗日益加剧 , 高昂的油价 , 环境污染的压力让全球对于“清洁能源”的渴求越来越大 。作为未来“清洁能源”的一个可能的发展方向 , 中国在核聚变领域的发展处于世界领先地位 。 为此 , BBC采访人员4月18日参观了位于安徽合肥的“科学岛”——中国科学院合肥物质科学研究院 。未来这儿或许将诞生“取之不尽用之不竭”的核聚变能源 , 有些人将其称之为“能源圣杯” 。 或者被称为“人造太阳” 。 并且重要的是 , 几乎不会产生任何废物 。 如果核聚变最终成功 , 其所带来的能源将超越人类最狂野的幻想 。
中国的“人造太阳”在合肥的“科学岛”上 , 有一座巨大的环形装置不间断闪耀着光芒 , 装置足足有两层百货大楼之高 。 它就是全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的设备 。在EAST内 , 氢原子不断的融合成氦原子 , 其产生的热量和温度是太阳的数倍 。 这个反应由强大的磁力进行控制 , 如果能持续运行的话 , 每天都可以产生巨大的电能 。在全世界——包括美国、日本、巴西和欧盟 , 所有人都想掌握核聚变反应 , 但是从稳定性来说 , 目前没有人可以达到中国安徽“科学岛”团队的水平 。去年7月 , 中国EAST可稳定运行长达101.2秒 , 成为了世界首个可以稳定运行长达100秒以上的装置 。 BBC表示 , 中国EAST装置稳定运行的时间每年都在上升 , 目前团队已经开始讨论让运行时间延长10倍的可能 , 运行温度达到1亿摄氏度(观察者网注:太阳核心的温度估算约为1500万摄氏度) 。
安全的核能维持核聚变反应非常困难 , 从上世纪50年代开始 , 苏联科学家就提出了核聚变的概念 , EAST最早也来自于苏联的设计 。在经过了几十年的发展之后 , 中国终于取得了最大的进步 。 “核聚变反应度比传统的核裂变反应堆要安全的多 。 ”中科院等离子所副所长宋云涛向BBC表示 , 而且“核聚变反应中的‘磁约束’(Magnetic confinement)是可控的 。 我可以关闭电力供应 , 完全安全 , 不会出现任何核危机 。 ”另外 , 目前主流的核裂变反应会产生“半衰期”长达数千年的大量核废料 , 但是相比之下 , 核聚变反应不会产生任何废物 。
昂贵的价格除了技术上的难题以外 , 核聚变的另外一个问题则是高昂的价格 。每天仅启动一次反应装置的价格就高达1.5万美元(约9.5万元人民币) , 这还不计数以百计的科学家和建造反应装置的代价 。虽然目前中国政府正在全力支援这个项目 , 但是想要看到核聚变发电厂点亮所有的大城市还有几十年的时间 。宋云涛说:“在政府的财政支援下 , 工程师和科学家可以让核聚变产生重大的突破 。 ”另外宋云涛还补充道:“核聚变项目的消耗将是惊人的 , 但是我个人认为对于人类的可持续发展至关重要 。 ”不过 , 因为技术上的难关和高昂的支出 , 全球合作也是发展的一个趋势 。中国是位于法国南部的国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor , ITER)项目的参与者之一 , 其他的参加者还包括印度、日本、俄罗斯、韩国和美国 , 该实验堆预计将在2025年开始试验 。
人类最狂野的幻想对于全球领先的中国团队来说 , 下一步的试验方向将会是建设一个完全成熟的核聚变反应堆 , 足以用来发电 。 最终的成果可能是建立一个比现有的大的多的装置 , 能够无穷无尽的运行 , 而不仅仅只是100秒 。宋云涛说:“在包括中国在内的所有国家 , 对于能量的渴求都无比巨大 , 而中国对于核聚变有清晰的路线图 , 我们希望能在5年内完成核聚变反应堆的设计 , 如果成功了 , 这将是全世界第一座核聚变反应堆 。 ”如果中国能够成功 , 那么将能引领全世界能源的发展 。 另外一方面对于人类来说 , 核聚变最终带来的能源 , 可能将会超过人类最狂野的幻想 。
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