“人造太阳”再获突破,未来能成为“新能源之王”吗?

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近期,中核集团核工业西南物理研究院传出消息,全球最大“人造太阳”核心部件研制取得重大进展:国际热核聚变实验堆(ITER)增强热负荷第一壁完成首件制造,其核心指标显著优于设计要求,具备了批量制造条件。

A股方面,此前表态有过相关业务的天沃科技、安泰科技今日集体走强。

什么是人造太阳?

“人造太阳”指的是“国际热核聚变实验堆计划”,利用可控核聚变技术,模仿太阳燃烧的原理来释放热量。

据悉“人造太阳”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国7方共同参与建造,中国承担了其中约9%的任务。

去年至今,中国在“人造太阳”项目上屡屡实现技术突破,具体来看:

2022年10月,等离子体电流突破100万安培,创造了我国可控核聚变装置运行新记录。这标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进了重要一步,跻身国际第一方阵,技术水平居国际前列。

21年12月,我国研发的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。EAST拥有类似太阳的核聚变反应机制,用来探索核聚变能源应用。

21年5月,全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。

可控核聚变能源被誉为“新能源之王”

核能被认为是最有前景的能源,其主要有裂变能和聚变能两种形式。

核裂变是指由重的原子核变化为轻的原子核,核电站发电即是用的可控核裂变技术。不过,核电站弊端就是电站产生的热能大约只有百分之三十可以转化为电能,同时会有大量的热量积载在电站当中,存在严重的安全隐患。

核聚变则是指由较轻的原子核变化为较重的原子核;据悉,可控核聚变可以用很少的能源释放出巨大的能量。在自然界中,最容易实现聚变反应的是氢的同位素——氘和氚的聚变。

氘和氚在海水中的储量极为丰富;据估算,一升海水提取的氘能产生的聚变能源,相当于300升汽油完全燃烧释放的能量。如果能将海洋中的数量多达45万亿吨的氘元素,全部应用于核聚变的话,释放的能量足够人类使用几百亿年。

另外,氘和氚反应的生成物是氦气,没有放射性,对环境无害;同时,一旦造成反应的等离子体熄灭,聚变反应就会终止,因此聚变燃料的保存运输、聚变电站的运行都比较安全。

可聚变能源因其具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点,被誉为是下一代新能源之王。

实现可控核聚变技术还需多久?

目前,实现可控核聚变的最大难题是如何控制和约束核聚变反应;理论上,有三种物理方式可约束核聚变反应:重力场约束,磁力场约束和惯性约束。

太阳上的核聚变就是靠太阳的强大的万有引力提供的重力场约束,这个方法在地球上无法实现。

目前世界各国的主攻可控核聚变的方向是磁约束的方向,托卡马克就是最著名的磁力场约束核聚变的方法,其也是最有希望实现可控核聚变的方向。r西交利物浦大学化学系博士丁理峰博士透露,除国际热核聚变实验堆(ITER)项目外,我国还有在建的中国聚变工程实验堆(CEFTR),预计将在2050年建设成为可控核聚变商业示范堆。

丁理峰表示,人类最大的困扰其实归根结底是能源问题。未来,如果可控核聚变真的实现了,所带来的接近无限的清洁能源将会彻底解决能源问题、温室效应导致的全球变暖将会成为历史、廉价的能源也会加快经济建设和工业生产、同时也会帮助改善环境的治理,可控核聚变的实现意味着人类将会进入一个新的纪元。r

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