能源緊缺、環境污染,全球對清潔能源需求增大。分析指中國在核聚變領域的研究已進入世界領先行列,而率先實現核聚變能源商用,將讓中國擺脫能源制約,在經濟、地緣政治等國際競爭中占據優勢。
我們希望通過東方超環,擴大國際合作,實現未來核聚變能為人類所用。——宋云濤
夸父逐日的中國神話故事講述古人戰勝自然的愿望,中國科學家如今正締造新的科技神話——建造一個能釋放無限能量的人造太陽,讓中國在2050年以前用上取之不盡用之不竭的核聚變能源。
有分析指出,中國在核聚變領域的研究已進入世界領先行列,而率先實現核聚變能源商用,將讓中國擺脫能源制約,在經濟、地緣政治等國際競爭中占據優勢。
由中國科學家自主研發的人造太陽又叫“東方超環”,建在安徽合肥市郊的科學島上。它是一個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,簡稱EAST),能讓氘和氚在超高溫條件下像太陽一樣發生聚變,產生大量能量。
主原料是海水 比現核裂變發電安全
面對能源緊缺、環境污染,全球對清潔能源需求增大。核聚變的主要原料是海水,也比現有的核裂變發電安全,因此被視為清潔能源的未來,有人也將它稱為“能源圣杯”。據科學家估計,一升海水能產生的聚變能源相當于500升汽油所能產生的能量。
各國科學家數十年來建設各種俗稱“人造太陽”的核聚變實驗裝置,但目前尚無法實現核聚變能源為人類所用。這些裝置要真正實現發電,必須能達到上億度高溫、長時間穩態運行,并且具有可控性。
目前來看,中國研發的“東方超環”在穩定性上已是全球領頭羊。2017年,它成功實現了101.2秒穩態運行,成為全球首個可以穩定運行長達100秒以上的裝置。
一些西方科學家認為,這項突破顯示中國聚變研究的發展速度已領先其他國家。東方超環國際顧問委員會當時評估,該設施是“國際磁約束聚變裝置中最前沿的,并且是未來五年間世界上唯一有能力實現400秒長脈沖高性能放電的聚變裝置”。
由中科院建造的中國人造太陽“東方超環”位于安徽合肥,是一座巨大的環形金屬裝置,該裝置去年底取得1億攝氏度高溫的實驗突破。(楊丹旭攝)
實現1億攝氏度運行 是太陽核心溫度六倍
去年11月,東方超環又在溫度上取得突破,成功實現電子溫度1億攝氏度等離子體運行,相當于太陽核心溫度的六倍。
這些突破成為中國實現“聚變夢”的重要里程碑,也讓中國在核聚變研究領域躋身全球第一梯隊行列,為其他反應堆提供重要參考。
參與中國核聚變研究的中國科學家宋云濤近日在一場媒體參觀活動上受訪時說:“我們希望通過東方超環,擴大國際合作,實現未來核聚變能為人類所用。”
宋云濤是中國科學院合肥研究院院長助理、合肥研究院等離子物理研究所常務副所長。這個成立于1978年的研究所,是中國重要的核聚變研究基地,目前有700多名科研人員和400多名研究生。
中國這些年來在核聚變領域展露雄心,不僅活躍于相關研究的國際舞臺,也為自身的“聚變夢”制定了清晰的路線圖。
中國目前同美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度,都是國際熱核聚變實驗堆(ITER)的七大成員國之一。這個位于法國南部的項目,是人類目前在核聚變研究上最大規模的國際合作,中國除了為項目提供部分資金,也承擔設計修改、部件制造等工作。
12億元打造
聚變實驗堆關鍵主機
在中國國內,官方也投入大量資源,計劃建設一個能與國際熱核聚變實驗堆競爭的中國聚變工程實驗堆(CFETR)。
宋云濤介紹,官方已在今年1月批準中國聚變工程實驗堆關鍵主機的立項,并為這個“十三五”(2016年至2020年)計劃下的科研項目撥款60億元人民幣(12億新元),而整個中國聚變工程實驗堆的建設工作,預計2030年前后啟動,并希望在2040年至2050年間實現發電。
宋云濤說,中國核聚變研究起步較晚,但“得益于地方政府和中央政府高度重視”,以及中國國內加工制造業發展,近年來加快了進程。
4月24日,中國首座以創新為主題的場館——安徽創新館在合肥正式開館。超導托卡馬克實驗裝置、穩態強磁場實驗裝置、“墨子號”量子科學實驗衛星等“高精尖”的科技創新成果模型集中亮相。圖為“人造太陽”全超導托卡馬克實驗裝置模型。(中新社)
分析:中美貿易戰關鍵核心是兩國廣泛科技競爭
隨著國力日漸強盛,中國科技發展也進入快車道,近年來不斷宣布全球領先的科技成果,例如世界最大單口徑射電望遠鏡“天眼”、下潛深度最深的載人潛水器“蛟龍號”等,今年1月中國的“嫦娥四號”首次實現人類探測器造訪月球背面。
中國在科技領域與美國等西方國家的競爭也在升級,不少觀察家認為,持續一年多的中美貿易爭端背后的更關鍵核心是兩國廣泛的科技競爭。
任何國家若率先實現核聚變發電商業化,將在能源、經濟、地緣政治等國際競爭中占據優勢。有分析因此也把國際熱核聚變試驗堆等項目的進展緩慢的原因之一,歸咎于各成員國不肯共享自身的關鍵技術。
針對中國在核聚變研究上面對的競爭,宋云濤受訪時不斷強調,讓核聚變能源為人類所用是“全球共同的夢想”。
他說,中國的東方超環是世界聚變俱樂部的重要成員,它和擬建中的中國聚變工程實驗堆都向世界開放,歡迎全球參與合作,“聚變是全世界人民的事情,不是某個國家的事情”。
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