中評社北京5月31日電/讓核聚變成為人類取之不竭用之不盡的清潔新能源,取得了又一次突破性進展。
5月28日,中科院合肥物質科學研究院有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),創造了新的世界紀錄,成功實現可重複的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行,將1億攝氏度20秒的原紀錄延長了5倍。
中國“人造太陽”實驗刷新世界紀錄,意味著人類讓核聚變成為取之不竭用之不盡清潔新能源的努力,又取得了一次突破性進展。
核聚變是理想的終極能源
能源是驅動萬物運行的根本動力。現今人類使用的能源主要有化石能源(煤、石油、天然氣)、風能、水能、太陽能和核能(核電站發電)。但這些能源都存在諸多缺陷,如面臨資源枯竭、環境污染、危害健康和生命(核電站事故產生輻射)、受限於氣候或地理條件等,因而不能全面和充分滿足人類需求。
然而,核聚變產生的能源,既可以充分滿足人類需求,又沒有污染環境和危害人類、生物的弊端。
據測算,1升海水中含有的氘,核聚變反應後即可產生300升汽油燃燒的能量,生成物也沒有危害。因此,核聚變能源被認為是理想的終極能源。
人類生產和生活的各個方面,都可以採用核聚變能源。雖然不是“永動機”,但核聚變可以超長時間地提供能源,不僅可以實現美國漫威超級英雄鋼鐵俠依靠胸口那個小型反應爐供能,日常生活中的電動汽車、手機等也都用不著充電,就連宇宙飛船都可以擁有無窮無盡的能源遨游太空。
不僅如此,核聚變的產物為氦和中子,不排放有害氣體,也不危害生命和健康,有助於讓生態和環境保持良好狀態,減少地球上的溫室效應、酸雨、霧霾。而且,由於原料從海水中就能獲得,核聚變能源的獲得成本將極為低廉。
實現核聚變發電面臨兩大難點
核聚變的首要條件,是使燃料處於物質第四態,即等離子體態。等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在高溫狀態下,等離子體中的電子獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,使得核子碰撞和反應成為可能。
當等離子體的溫度達到幾千萬攝氏度甚至數億攝氏度時,原子核可以克服斥力進行聚合反應。再加上足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,核聚變反應就可以穩定地持續進行。
當然,可控核聚變作為一種能源,最重要的指標是能量增益系數,可稱為Q,即聚變產生的能量與維持等離子體所消耗的能量的比值,也就是輸出/輸入。顯然,Q要大於1,即輸出大於輸入才能為人們供給能源。
早在1957年英國物理學家勞森(John D. Lawson)就提出了一個準則,如果想要Q大於1,等離子體的密度、溫度、能量約束時間的乘積(即聚變三重積)應當大於一個定值。
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