关闭

帖子主题:制造人类终极能源 中国最有希望

共 291 个阅读者 

  • 头像
  • 军衔:空军中校
  • 军号:13057446
  • 工分:64708
  • 本区职务:会员
左箭头-小图标

制造人类终极能源 中国最有希望

观察者网8月6日报道

7月28日,世界最大的核聚变装置,国际热核聚变实验堆(ITER),在法国开始组装,35个国家领导人远程视频、参加庆典。该反应堆是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克,也被叫做“人造太阳”,由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度联合建造。工程建设中,中国提供了核心设备。

核聚变,两个原子核碰撞结合,释放能量。氢弹将这一理论变为现实,瞬间爆炸,产生巨大的能量。但这样的方式不可控,做武器还行,用来发电就纯属异想天开。太阳内部核聚变为什么能持续? 因为它质量大,产生的强大引力指向内部,抵消了聚变产生的向外压力,构成平衡。有了这种平衡,物质不会炸散开来,聚变能持续进行。氢的同位素,氘、氚,是常用的聚变原料,它们的混合气体,必须在超过1亿度高温环境下,才能产生大规模反应。这样高的温度,原子中的电子和原子核分开,独立运动,形成等离子体。可控核聚变,需要将这团气体约束在高温环境中,太阳靠引力约束,那么人类呢?用容器装吗?问题是,这样的容器该用什么材料制造?1亿度的高温,任何材料也无法承受。

早期的科学家尝试了很多方案,仿星器,箍缩机、磁镜等。很遗憾,这些装置工作不稳定,实验效果不理想。为了约束高温等离子体,政府需要投入更多的钱,建造更精密的设备。50年代,美国投入巨额资金,启动“舍伍德工程”,希望成为聚变研究的领头羊,但这被英国抢了先,他们的ZETA聚变装置取得重大突破。ZETA的投资比“舍伍德工程”少得多,这下美国人脸上挂不住了,不让英国发布实验成功的消息。两国媒体相互拱火,英国《观察家报》说:这是羡慕嫉妒恨。《纽约时报》说:不对,我们不可能比你差。后来,美国迫于外界压力,允许英国人发表相关数据,结果,专家验证后发现,这次实验并没有成功。这期间,各国实验都没什么进展,政府不愿意再多投钱,研究经费减少。1958年,科学家们在日内瓦开了个会,大家合计合计,看看有什么更好的核聚变方案。苏联科学家萨哈罗夫提出的“托卡马克”概念,走进大众视野。“托卡马克”,俄语意思“环状磁容器”,这个装置类似汽车轮胎,中空的,尺寸比轮胎大得多。在强磁场作用下,高温等离子体悬浮起来,被约束在环状腔体内,不接触设备内壁。苏联人刚拿出该装置时,西方国家觉得这是骗人的玩意儿,就凭他们那点技术,能实现可控核聚变? 1969年,英国科学家跑到莫斯科查看,结果发现,这个方案是真的有效的。欧美各国知道消息后,一哄而上,纷纷建造起托卡马克。1982年,美国搞出了TFTR,1983年,欧洲弄出了JET,1985年,日本研制出JT-60。三套设备中,聚变产生的能量已经接近外界输入的能量,好比做生意,收入等于支出,不赚不亏。要是聚变能量再大点,就能支持发电了。怎么做才能实现呢?建造更大的托卡马克。更大意味着更多的投资,单个国家无法承担,于是就有了“国际热核聚变实验堆(ITER)”计划。

1985年,项目启动,当时仅有四个国家参与,分别是:美国、苏联、欧共体、日本。新组织独立于联合国原子能委员会。所谓的“国际”项目,实际上是排他的,只有强国才能玩得起。其他国家要想加入也行,只能以这某个成员国的“小伙伴”身份加入。加拿大是以欧共体小伙伴身份参加的。当时,中国经济、技术落后,没人肯带我们。项目讨论了近十年,到1996年预算才出来了,至少一百亿美元。美国一看,立马退出。在这上面烧这么多钱,肯定影响国内聚变研究。而且国会要照顾石油利益集团,不会轻易拨款支持新能源。俄罗斯也有难处,经济出现问题,靠卖石油续命,对合作计划不上心。日本股市、房市泡沫破裂,出这么多钱,心疼。只剩下欧盟自己吆喝了,项目一直没有实质进展。

花开两朵,各表一枝。自上世纪70年代起,中国就开始研究托卡马克装置了。只是当时受技术和资金制约,建造规模很小,没有实力参加“国际热核聚变实验堆”项目。后来,苏联解体,莫斯科库尔恰托夫研究所写信给中国,愿意赠送超导托克马克装置T-7。库尔恰托夫研究所前身,苏联科学院原子能研究所,世界上第一座原子能核电站,在这里设计的。1979年,该所建造了T-7,刚建好不久,苏联又搞出了一个更大的T-15,所以T-7一直闲置着吃灰了。俄国人为什么送给我们?往大了说,可控核聚变涉及全人类利益,各国都会有合作,赠送旧设备很正常。往实际上说,苏联刚解体,俄罗斯没有多余的钱修理维护。当然我们也没白拿,以物易物,据说回赠了他们两车皮羽绒服。随后T-7被拆解运往中国。整套设备非常旧,跟垃圾堆里捡的一样。经过重新设计、改造,1994年,建成HT-7超导托卡马克,也被叫作“合肥超环”。中国掌握了超导托卡马克技术,成为第四个拥有此类装置的国家,前面三个分别是俄罗斯、日本、法国。在新设备上,中国科学家做了很多实验,让等离子体中心电子温度达到1200万度,并维持到400秒,打破法国人的记录。HT-7平台,培养了一批工程师,为后来建造“东方超环(EAST)”奠定基础。“合肥超环”上很多零件从俄罗斯进口,坏了,还得请俄罗斯专家修理,核心技术并没有百分百国产化。后来,我们在这方面下了苦功夫,做了很多关键技术。等到了“东方超环”的时候,绝大部分部件都实现了国产。中国的聚变研究在世界舞台崭露头角,“国际热核聚变实验堆”项目也有了中国的身影。2002年,欧盟、日本、俄罗斯经过协商,欢迎中国参加。之后,美国宣布重新加入,韩国、印度也被拉进来。

实验堆建造任务怎么划分的呢?欧盟承担46%,剩下的6家,各自承担9%。计划的挺好,结果实行起来,又出问题了。法日两国围绕选址的问题争执不下 。法国人提议,地址选在马赛附近的卡达拉舍,那里气候条件好,有现成的研究设施。日本人认为,青森县六所村最合适,靠近港口,离美军基地近,他们还表示愿意承担项目30%的费用。美国政府表面上态度中立,都是盟友,不能拉偏架。俄罗斯希望和欧洲搞好关系,支持法国。此时,中国的态度就很关键了。日本代表团私下承诺,如果中国科学家支持日本,项目建成后,日本出让10%的高层职位。中国专家拒绝了,理由是:青森县地震频发,美军基地发生过误射导弹的事情。后来,日本政府做出了让步,同意场址选在法国,但提出了几个条件:欧盟承担一半建设费用,卡达拉舍总部的20%工作岗位提供给日方,工程建造合同尽量给日本公司。“国际热核聚变实验堆”项目,原计划持续35年,前10年建设反应堆,中间20年操作实验,最后5年拆除反应堆。从2006年七个成员共同签署协议算起,已经过去了14年,工程还没完工,为什么?项目太庞大,困难超出了最初预期,导致工期一拖再拖。参与的国家多,各有利益诉求,相互扯皮。虽然中国按照进度,保质保量完成任务,可其他几家不给力。最后法国急了,再拖延下去,黄花菜都凉了。于是2019年,由中核集团牵头,成立中法联合体,和原来的项目组织方签订协议,实验堆核心部件的生产与安装交给中国。之后,工程建设速度立马加快。今年5月,中方完成杜瓦底座安装。这个1200吨的大家伙就相当于楼房的地基,托卡马克装置所有重要设备都要放在上面。中国可控核聚变技术的进步,也引发了某些国家的担心。ITER项目中,其他6个参与方,甚至一度讨论把中国踢出去。可惜,如今没有中国的支持,ITER工程无法继续。以前,欧美禁运聚变实验设备,现在,“中国制造”却成了主力。2007年,中科院的“东方超环”建成后,各国科学家纷纷要求参与试验。这几年,每次试验,都有100多个外国专家前来观摩。

中国作为负责任大国,没有推卸国际责任,努力让ITER项目赶上日程,计划2025年完工。这也要其他成员共同协作,如果再扯皮,估计又要往后拖。不过,我们不会把鸡蛋放在同一个篮子里。2017年,中国决定建造自己的聚变工程试验堆(CFETR),体积与“国际热核反应堆”相当,借鉴了前者的很多技术,计划2035年建成,并进行大规模科学实验。一切顺利的话,到2050年,中国将建设聚变商业示范堆,制造人类终极能源。目前,全球技术最先进的托卡马克包括: 法国的Tore-Supra、俄罗斯的T-15、日本的JT-60U、中国的EAST,但这仅是实验装置,主要用作研究,而“中国聚变工程实验堆(CFETR)”是将研究推向实用化。可以理解为,前者是模型火车,后者是高铁。未来,如果有一盏灯能被聚变点亮,这盏灯一定是在中国。

      打赏
      收藏文本
      4
      龙公子
      2020/8/6 21:19:15

      网友回复

      左箭头-小图标

      4楼 煤气和大米b
      氢容易逃逸地球,如果大规模使用,最终地球会干涸
      12楼 新高峰
      氢的同位素,初中化学上就有讲,海水中有大量的氢同位素,氕氘氚。人类几亿年也用不完。
      嗯,是的

      2020/8/7 22:50:28
      左箭头-小图标

      6楼 中日绝不友好
      为什么说是“终极能源”?难道说 以后不可能有其他形式的能源了?
      9楼 翔龙公子
      世界是物质的——从某种程度上来讲,所谓能源,就是能被人类利用的物质能量各种状态之间的转换过程;而在这些能源中,已知最稳定、最持久且最不受各种物理环境制约的就是核能
      10楼 中日绝不友好
      那也不能说“终极”吧
      在某种程上,可以说是:“终极”

      2020/8/7 22:49:47
      左箭头-小图标

      11楼 仰望军空
      按网络上的几级文明来看,能利用好核聚能也只能算是一级文明的终极了,以后的发展还有很多的新形式的,因为凡事都在不断的发展的,不过这是好事。能在能源方面领先全世界,那也必然会在更多的方面创造出更多的领先。
      嗯嗯,赞同

      2020/8/7 22:46:47
      左箭头-小图标

      4楼 煤气和大米b
      氢容易逃逸地球,如果大规模使用,最终地球会干涸
      氢的同位素,初中化学上就有讲,海水中有大量的氢同位素,氕氘氚。人类几亿年也用不完。

      2020/8/7 19:07:13
      左箭头-小图标

      按网络上的几级文明来看,能利用好核聚能也只能算是一级文明的终极了,以后的发展还有很多的新形式的,因为凡事都在不断的发展的,不过这是好事。能在能源方面领先全世界,那也必然会在更多的方面创造出更多的领先。

      2020/8/7 15:25:08
      左箭头-小图标

      6楼 中日绝不友好
      为什么说是“终极能源”?难道说 以后不可能有其他形式的能源了?
      9楼 翔龙公子
      世界是物质的——从某种程度上来讲,所谓能源,就是能被人类利用的物质能量各种状态之间的转换过程;而在这些能源中,已知最稳定、最持久且最不受各种物理环境制约的就是核能
      那也不能说“终极”吧

      2020/8/7 14:23:11
      左箭头-小图标

      6楼 中日绝不友好
      为什么说是“终极能源”?难道说 以后不可能有其他形式的能源了?
      世界是物质的——从某种程度上来讲,所谓能源,就是能被人类利用的物质能量各种状态之间的转换过程;而在这些能源中,已知最稳定、最持久且最不受各种物理环境制约的就是核能

      2020/8/7 13:38:13
      • 军衔:陆军上尉
      • 军号:93042
      • 工分:53521
      左箭头-小图标

      30年后不管成不成,牦牛皮先吹出去!!!

      2020/8/7 13:31:44
      左箭头-小图标

      5楼 煤气和大米b
      短期最有希望是风电
      美国多狂风,可以好好搞风电

      2020/8/7 13:28:31
      左箭头-小图标

      为什么说是“终极能源”?难道说 以后不可能有其他形式的能源了?

      2020/8/7 11:29:15
      左箭头-小图标

      短期最有希望是风电

      2020/8/7 0:02:53
      左箭头-小图标

      氢容易逃逸地球,如果大规模使用,最终地球会干涸

      2020/8/7 0:01:18
      左箭头-小图标

      用氢做能源,可能性为0

      2020/8/6 23:59:43
      左箭头-小图标

      这是必然的,估计中国的有关项目建成运营时,外国的那个有关项目恐怕都未必能完成建造

      2020/8/6 22:35:11

      我要发帖

      总页数11页 [共有15条记录] 分页:

      1
       对制造人类终极能源 中国最有希望回复