中國再破世界紀(jì)錄，一旦突破，能源不再是問題！
2021年5月28日，這是值得國人高興的日子，因?yàn)樵谶@一天，我國科研人員的研究成果再次刷新世界紀(jì)錄。
當(dāng)日，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的科學(xué)家，利用EAST（下圖）創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度、101秒和1.6億攝氏度、20秒的等離子體運(yùn)行。
此前的紀(jì)錄，是由韓國科學(xué)家于2020年年底創(chuàng)造的，韓國人的人造小太陽在1億攝氏度的狀態(tài)下運(yùn)行了20秒。
可不要小看這短短幾十秒的提升，20秒和101秒相差了5倍，可這只用了半年時(shí)間，未來500秒、1000秒也是可期的。這足夠其它國家追上一陣子了。新紀(jì)錄，進(jìn)一步證明可控核聚變的可行性，也為邁向商用奠定了基礎(chǔ)。
這雖然是中國科研人路上的一小步，但卻是人類向核聚變能源應(yīng)用邁出的重要一步。
科學(xué)研究顯示，原子核中蘊(yùn)含著巨大的能量，原子核一分一合，只要利用得當(dāng)，人類就能夠從原子核中獲得源源不斷的能量。僅1千克鈾235完全裂變后，就相當(dāng)于2000噸優(yōu)質(zhì)煤充分燃燒后所釋放出的能量。
核聚變，相信大家并不陌生，太陽的巨大能量就源于內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，太陽核心區(qū)域的氫正在源源不斷地聚變?yōu)楹?。氫彈爆炸就利用了核聚變釋放能量?/span>
核能發(fā)電都要先燒水，再利用水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在全世界的核電站采用的是可控核裂變技術(shù)，而核聚變不像核裂變那樣會(huì)產(chǎn)生放射性核廢料，并且核聚變能源的原材料“氫”，在地球上幾乎取之不盡，因此被視為“終極能源”。這也是全球許多大國爭相研究的原因。
此次用到的科研設(shè)備EAST，全稱全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，它是我國的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，利用它可以創(chuàng)造類似太陽上的核聚變反應(yīng)機(jī)制。
EAST究竟有多牛？
超高溫、超低溫、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超大電流，這些名詞足以證明。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)可控核聚變，就必須將這些尖端技術(shù)匯于一爐，所以這一套裝置非常復(fù)雜。沒有一定的家底和前期的技術(shù)積累，一般國家還真玩不動(dòng)這個(gè)，更別說創(chuàng)造新的記錄。
為了實(shí)現(xiàn)本次突破，EAST上近百萬個(gè)零部件必須完美地協(xié)同工作，并且我國還首次采用了全金屬主動(dòng)水冷第一壁、高性能鎢偏濾器等關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)科研人員介紹，EAST上的核心技術(shù)有200多項(xiàng)，專利近2000項(xiàng)。
可控核聚變的難點(diǎn)在于聚變的產(chǎn)生和聚變物的約束。
要想實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電，首先得讓核聚變反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行下去。而要讓氫原子核發(fā)生聚變，就必須讓它們處于高溫高壓狀態(tài)，并且還要長時(shí)間穩(wěn)定地持續(xù)下去。這意味著，我們必須在地球上模擬出太陽內(nèi)部的環(huán)境。
在太空中，太陽是依靠重力約束聚變物，而在地球上主要有兩種約束方法：磁約束和激光慣性約束，目前最有希望的就是磁約束。托卡馬克是一種利用磁場(chǎng)約束上億攝氏度等離子體的一種設(shè)備，與之原理類似的還有仿星器。EAST就屬于托卡馬克。
為了將核聚變?nèi)剂霞訜岬缴蟽|攝氏度，并持續(xù)保持這個(gè)溫度，EAST的總功率達(dá)到了34兆瓦，這相當(dāng)于大約6.8萬臺(tái)家用微波爐一起加熱。EAST的磁場(chǎng)由超導(dǎo)體產(chǎn)生，不是普通的電磁鐵產(chǎn)生的，因?yàn)橹挥羞@樣才能產(chǎn)生超強(qiáng)的磁場(chǎng)，用以約束上億度的核反應(yīng)物。僅靠磁場(chǎng)還不行，必須要用地表大氣壓約一千億分之一強(qiáng)度的“超高真空”隔熱，這樣才能避免高溫?fù)p壞EAST。
除了EAST，我國下一代“人造太陽”裝置也已經(jīng)完成了工程設(shè)計(jì)，未來我國還計(jì)劃建設(shè)全球首個(gè)聚變電站。前期的技術(shù)、資金等投入雖然很大，但是一旦成功，將獲益良多。
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