美国核聚变技术取得突破!这是什么节奏

中新网2月14日电 据美国媒体14日报道,尽管只持续了短暂一瞬,但美国科学家还是重复了太阳制造能量的过程,创造出一颗“微型太阳”。这重新燃起了外界的希望,即核聚变或许有一天能成为地球上一种源源不绝的廉价能量来源。

在美国能源部旗下实验室于去年秋天进行的一项实验中,研究人员使用全世界最强力的激光装置朝一个豆粒大小的目标发射激光,并触发了核聚变反应,在不到一秒钟的时间内释放出了巨大的能量。

上述研究的结果于周三(12日)发表在《自然》(Nature)杂志上。论文第一作者、劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)物理学家哈瑞肯(Omar Hurricane)说,通过使用这种技术,他们在全世界范围内首次实现了燃料输出能量大于输入能量。

这离最终实现所谓的“点火”还差很远。在“点火”过程中,整体装置在一个自持进行的链式反应中产生的能量超过其所消耗的能量,这是核聚变发电切实可行的前提条件。在此前的实验中,激光能量大多耗散掉,没能抵达燃料。

但最新实验结果标志着,在经历了数年的挫折和失败后,美国在这一项目上终于向前迈出了一步。这也给未来的商用核聚变反应堆提供了一个可行的模式。

英国卡勒姆核聚变能源中心(Culham Centre for Fusion Energy)主任考利(Steven Cowley)说,这次实验表明,只要激光与劳伦斯利弗莫尔国家实验室所用的激光有类似尺度,就有可能实现“点火”。考利未参与此项研究。

当今的核电厂通过核裂变发电,这一过程涉及到原子的分裂。而在核聚变中,原子核在超高温和高压下相互融合,并释放能量。

上世纪50年代,在第一颗氢弹引爆时,人们就意识到了核聚变的力量。但一直以来,控制核聚变并将其用于和平用途却要困难得多(很多科学家在这里会使用语气比“困难”强得多的词),尽管人们还是有不错的理由进行不断尝试。

核聚变是任何已知的产生能量过程中最高效的一种。核聚变燃料可以容易地从自然界获得,而且核聚变也几乎没有产生有毒副产品或发生核熔毁的风险。

上述新实验是在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施(National Ignition Facility)进行的。该设施位于加州,是一座10层楼的建筑,占地面积约为三个足球场大小。该设施建筑成本35亿美元,2009年投入使用。自那以来,该设施的运营成本已经达到数亿美元。

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热门评论

11楼 皖民曾兵
原子弹爆炸是核裂变,而氢弹爆炸就是核聚变。可控核聚变,中国人已经掌握了吧。美国人的技术值得骄傲吗。
12楼 狩猎季节
可控核聚变不可怕,不可控的才可怕,中国的技术不先进,氢弹只好用当量来计算。谁让美国人技术封锁呢,热烈希望美国开放核聚变技术给中国,否则......嗯,没有否则,只是希望美国不是中国核聚变的承受者。

EAST位于中国合肥,是目前为止,超托卡马克反应体部分,唯一能给ITER提供实验数据的装置,他的结构和应用的技术与规划中的ITER完全一样,没有的仅仅是换能部分。EAST解决了几个重要问题:第一次采用了非圆型垂直截面,目的是在不增加环形直径的前提下增加反应体的体积,提高磁场效率。第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。液氦是很贵的,只有在线圈材料上下功夫,尽量少用液氦,同时让液氦可以循环使用,尽量减少损耗的系统才可能投入实用。此外,EAST还是世界上第一个具有主动冷却结构的托卡马克,它的第一壁是主动冷却的,连接的是一个大型冷却塔,它的冷却水可以保证在长时间运行后将反应产生的热量带走,维持系统的温度平衡,一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步,另一方面也是工程化的重要标志——冷却塔换成汽轮机是可以发电的。结合一些相关资料,世界这个领域普遍认为EAST将是第一个能长时间稳定运行的,Q值能达到1的托卡马克装置,当然这可能还要1-2年的时间。就EAST来说,从某种意义上,它就是ITER主反应体大约1/4的一个原型实验装置

东方超环(EAST)是世界上首个全超导托卡马克可控核聚变装置,2007年通过验收,2010年取得了重大的科技成果:大于60倍的能量约束时间高约束模式(H模)等离子体放电(输出能量大于输入能量60倍,世界其他此类装置中,这个H最大也不到2),维持时间长达6.4秒;100秒1500万度长脉冲等离子体放电(目前最高温度达4000万度);最高等离子体平均电流达1兆安。这三项都处于国际领先水平,主要瓶颈已经突破,下一步的计划是实现1亿度温度和1000秒放电时间,然后就可以建设聚变堆了。

2011年9月,4.6GHz高功率连续波微波窗研制成功,标志着EAST低杂波系统单元技术和设备样机研制工作全面、圆满结束,为我国磁约束核聚变研究的进一步发展以及未来反应堆建设创造了条件。

2011年11月29日, EAST托卡马克核聚变实验装置辅助加热系统工程开工,标志着EAST装置进行重大升级,进入“EAST 二期”,即实现1亿度温度和1000秒放电时间的目标。

2012年2月,东方超环装置的第一套中性束注入器(NBI)兆瓦级强流离子源的大功率离子束引出实验获得成功,标志着EAST升级为EAST-NBI,EAST-NBI这个装置可以完成受控核聚变的整个实验,乐观估计年内就能完成第一次受控聚变实验。


中科大一直都在搞可控核聚变,上次不是已经有突破了嘛。美国这新闻一出来,许多人还以为美国领先,其实屁呢

科技改变世界,这句话并不是天方夜谭。中国要努力,否则总会受制于人的。

说实话,可控核聚变发电的技术,美国现在落后中国最少是10年。。

16楼yuan_cn

7楼 飞龙涧水
如果成功,美国能源使用价格会更低,有利于美国制造业回归,同时进一步拉动其它商业投资回归美国本土,并带动新的产业建立和发展,美国经济全面复苏甚至变得更好

10楼 风中之旗
这还是实验室技术,离实用阶段还有很长路要走。即使将来实验达到了长时间持续运行,要实现产业化,仍然需要时间,你的愿望,至少十年之内,是实现不了了。
十年还是太少了,目前NIF只是小型的试验阶段。上了张图,显示了NIF去年实现“盈余”时,氘氚靶丸和盛放罩的尺寸。可以看出还是小型试验,而且当时只是有了输出计算上的“盈余”,时间短并无法约束。在磁约束上是合肥的EAST做得更好些,在ITER七国中,美国NIF着眼“点火”,中国EAST着眼“约束”(现在看来,也就这两国干了点实事)。所以说真的融合科技到大型试验测试到实际应用,想想ITER7国间这些年的腻腻歪歪吧!ITER的2050计划都是太乐观的了!至于影响到经济政治,则更遥遥无期。还要考虑到传统能源业对此事的阻挠,即使是新型能源只是起到补充和部分替代这件事,传统能源业既得利益者的阻挠事件也比比皆是,何况可控核聚变将是彻底终结传统化石能源的变革呢?所以,真的是还早还早。。。

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