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我国成功研制出人造太阳温度是太阳的5倍

TIME:2019-05-24   click: 122 次
我国成功研制出人造太阳温度是太阳的5倍
The temperature is five times that of the sun. China has successfully developed an artificial sun.
   近年来,中国各个领域飞速发展,甚至在全球某些领域都有着不可磨灭的影响,此前中国的人造“月亮”震惊全世界,将理论变成现实,如今中国又研究出人造“太阳”,可谓是给全世界人民都带来了福音。
   人造太阳视频:
   这个太阳并不是我们理解的太阳,而是通过各种科技建造的一个大型物体,虽然外形看似像一个大锅炉,但其原理就是让海水中大量存在的氘和氚在高温下,像太阳一样发生核聚变,而不断的产生新能源,这个大锅炉充当着太阳的角色,也具备着太阳给全球带来的性能。而人类一昧的向大自然索取,终有一天会遭遇大自然的报复,而中国的人造太阳能源的研发成功,很大程度上让全球受益。
   据悉,包括美国、日本、欧盟在内的众多国家都在探索核聚变,但都未有实质性的研究成果,尤其是稳定性方面,早在2017年,我国的“人造太阳”就实现了101.2秒的稳态高约束运行,更是一举创造了该领域的世界纪录。甚至还能笼统的说,中国目前在该领域的技术水平在全球占据着佼佼者的位置。更有美国网友戏剧性的调侃道,美国还在研究风车和太阳能电池板的时候,中国已经具备造出“人造太阳”的能力。美国网友虽是玩笑话,但专家透露称,美国目前持续性核聚变实验只能实现几毫秒,相当于美国在该领域的水平和中国存在着1万倍的差距。
 60年内实现商用
我国成功研制出人造太阳
   而近日,据媒体报道,我国在核聚变领域又取得了突破性的进展,目前已经能够实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能为300千焦,等离子体中心电子温度也达到1亿度,要知道真正的太阳的核心温度也只有2000万度。中国在核聚变领域的成果已经能被称作奇迹了,相信中国冲顶世界核聚变领域前列将不再是梦想,或者说在该领域中国的水平已经是处于世界领先的位置了。
 中科院等离子体所11月12日发布消息,我国大科学装置“人造太阳”日前取得重大突破,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦,等离子体中心电子温度首次达到1亿度!
此前已经实现了5000万度稳定燃烧101.2秒(稳态长脉冲高约束等离子体运行),创造了新的世界纪录。
中国工程院院士,中科院等离子体物理研究所研究员李建刚在“SELF格致论道讲坛”就此研究进行专题讲解,下面就是他演讲的主要内容:
1人造太阳 受控的核聚变装置
   大家都知道太阳,但什么是人造太阳?看过钢铁侠的人都知道,钢铁侠里面有一个人造太阳叫托卡马克,像一个磁线圈一样。如果把气体加热到上亿度,它就会发生聚变,可以像太阳一样。
我国成功研制出人造太阳5
我国成功研制出人造太阳3
发出巨大的能量。如果是现实版的托卡马克的话,中国有两个人造太阳,一个在合肥,另一个在成都,分别叫合肥超环和中国的环流器1号。太阳为人类产生了很多光和热,万物生长靠太阳。我们想要实现聚变,一个不可控因素就是氢弹。氢弹不能轻易地爆炸,要用原子弹去把它点一下,点到上亿度以后才有可能发生爆炸。
2为什么要人造一个太阳?
   那么怎样能够实现人造太阳?要把上亿度的温度装到任何容器上都会顷刻之间烟消云灭。科学家想了一个办法:把一团火球——上亿度的等离子体,用磁的方法把它悬浮起来,跟周边的任何容器材料不接触,这个时候就可以把它加热、控制,进而造出太阳。用的燃料是什么?是海水里面氢的同位素——氘和氚。海水里面的氘有多少呢?它可以让一千个电站使用上百亿年,也就是说该资源是无限的。而且它没有高放的废料,而我们现在用的裂变电站都是化石燃料,一旦发生事故,就会有长达上百万年的放射性废料。聚变的产物是什么?就是能源中子和氦气。氦气是非常清洁的,它导致事故的概率非常小,只有同时碰到地震和海啸才有可能发生,或许上万年才会出现一次。但聚变电站不怕,因为它聚变的产物就是氦气,只要一停机就没有了。
   总结一下,作为资源来讲,它是无限的同时又是清洁的,所以长期以来被科学家认为是未来人类终极能源之一,可以大规模生产。
3这个太阳怎么造?
    一个一百万千瓦的电站,上海只需要两个。一个一百万千万电站每年需要多少东西呢?如果换成煤电站的话,需要50万吨煤;如果是核电站的话就需要30吨。而聚变电站只需要一百公斤的重水和锂;人类在这个方向一共做了50年,进展还是挺大的。我们知道,计算机每1.8年CPU的速度翻一倍,而聚变的发展速度基本上能做到跟它一样快,甚至比它快两个月,差不多16~17个月左右的时间,它的综合参数也能够翻一倍。我国很多年前就开始做聚变了。托卡马克不是中国人的发明,是苏联人的发明,他们概在1989年的时候有意把一套马克装置送给中国。当时我们所长说这是一个很好的机会,因为当时我们啥都不会。于是就用400万人民币的羽绒、瓷器、中国家具换来了一个1800万卢布的装置。当时这个装置还是比较好的。为什么?因为在那时候,一个卢布相当于3.6美元,我们花了一年半的时间把它全部拆掉,又花了两年的时间把它装起来,在这上面做了大量的实验,应该说还不错。其他国家在这个装置上面都只能做几秒钟高温,而我们最多能做到60秒钟一千万度,因此成为了全国的十大新闻。但是这还不行,还不能够做到所有线圈的电阻都等于0,而有电阻就会产生能耗。这时候我们就要做超导。什么叫超导呢?就是要把上亿度磁笼子的一团火球悬浮在-269℃的圈子里面。想想看,等于说有两个极端,一个温度在108K以上——一亿度以上,另一个温度是非常冷的,4K,也就是零下269℃。这个是非常难的。
     其次,一旦发生聚变的时候——比如氢弹爆炸,只要它发生爆炸的时候就会有强烈的冲击波,它跟周边材料(就是悬浮起来的也不行)发生强相互作用,所以控制要非常精确,精确到零点几个毫米和零点几个毫秒以下,否则只要一偏心,它就碰到什么烧什么。这件事真是难,难于上青天。为什么?因为美国人在60年代已经上了天、登了月,但是他们到现在也没有做出一个能够
真正发电的人造太阳。
真正发电的人造太阳真正发电的人造太阳2
中国的东方超环
4中国聚变之路
   大约在1985年,尽管是冷战的时候,里根和戈尔巴乔夫也谈了一件象征着人类美好前景的事情——在地球上建一个人造太阳。这个人造太阳是50万千瓦,跟现在的发电站差不多。谈判确定一共有七方参加,欧盟占最大一块45%,其他的六方——中国、日本、美国、韩国、印度各占9%,共出资100亿欧元,要在法国Cadarache(卡达拉舍)建世界第一个真正意义上的人造太阳,叫国际热核聚变实验堆ITER。它要运行20年,即需要能够在大规模的、几十万千瓦的基础上运行很长时间。这就是要验证聚变的工程可行性。到底规模有没有这么大,这么大的规模以后行不行?这里牵扯到特别多的技术。这是中国参加的一个最大的国际合作项目,价钱是100亿欧元,其中中国占9%,也是9亿欧元,这是一个很大的数字。首先它要形成的磁笼一共有18段,像橘子瓣一样。这是什么概念?波音747重量370吨,这一个线圈在360吨左右;价钱也是差不多的,波音747是2.6亿美元,这大概是2.8亿欧元。我们国家在参加ITER之前是生产短样的。绕这么一个线圈,里面要将近十万米导线,重150吨。我们国家在参加这个国际合作之前,四十年之间只产生了36公斤短样。ITER使得国内的企业发展得非常好,已经形成了全世界最先进的技术,规模和产量也是最大的。
   西安的有色金属研究院、西部超导公司现在一年可以生产150吨;除此之外,国内的核磁共振、GE的所有线几乎超过一半都是ITER的材料在供应;还有我国航母的歼15的起落架,飞机落地的一刹那冲击力非常大,所以对材料的要求非常之高,用ITER上面的材料终于解决了航母的起落架的问题。通过国际合作,中间产生的过程和技术都能够非常好地用在国民经济上。
国际可控
核聚变装置的非圆形垂直截面:
国际可控核聚变装置的非圆形垂直截面
5未来中国的聚变到底怎么做?
    我们希望十年以后能建造中国自己的工程堆,有了这个东西以后,在50年到60年之间就能商用化。这是我们设计的中国工程聚变堆,里面有一个主机装置。这个设计象征着大鹏展翅腾飞,象征着人类追求聚变的梦想,象征中华民族腾飞的梦想。经过二三十年的努力,真正的人造太阳会冉冉升起,对中国来讲,聚变的需求比任何一个国家都急迫。未来,可控核聚变终将成为现实,到那时,我们将拥有取之不尽,用之不竭的清洁能源,我们将再也不必担心化石能源枯竭问题,再也不用担心温室气体导致大气变暖问题,也不用担心目前核电的放射性问题。同时,聚变能将给人类太空探索提供强大的驱动引擎,让星际遨游再也不受动力的困扰。从火把到蒸汽机,再到电气,人类历史上每一次能源革命,都导致了人类文明的革命。未来,谁能率先掌握可控核聚变技术,谁就将引领人类文明的革命。50年前,人类就有个梦想——希望实现人造太阳。上大学的时候,我也有这个梦想。我希望在有生之年能够做出人造太阳,让没有被文明照亮的地方被聚变能点亮。

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