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原料资源丰富、释放能量巨大、安全清洁,核聚变是终极能源?(2)

2017-12-18 13:40:07      参与评论()人

“只有这样,利用聚变反应释放出的能量才可以维持所需的极高温度,无需再从外界吸收能量,聚变反应就能够永续进行、为人所用。”罗德隆说。

磁约束核聚变方式在实验室条件下已接近于成功

上世纪30年代,科学家就提出了聚变的设想。科学家开始开展受控热核聚变研究时,曾认为可以很快实现聚变能的应用。然而几十年过去了,相关研究却并未达到预期。

实现受控热核聚变,首要问题是用什么方法以及如何加热气体?因为等离子体温度需要上升到几千万甚至上亿摄氏度,而能装下这么热的气体同时又不让它逃逸的容器,目前还没有找到。有没有什么方法,在把气体加热成高温等离子体时又不让其逃逸或飞散呢?

罗德隆说,目前主流可控核聚变方式主要有磁约束核聚变、激光约束(惯性约束)核聚变、超声波核聚变。其中,磁约束是利用强磁场约束带电粒子,构造反应腔,建成聚变反应堆,将聚变材料加热至数亿摄氏度高温,实现聚变反应。“目前,磁约束核聚变在实验室条件下已接近于成功,成为国际上主流的研究方向。”

磁约束的概念由苏联科学家在50年代初提出,并于1954年建成了第一个磁约束装置。科学家将这一形如面包圈的环形容器命名为“托卡马克”。

托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写,又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“磁笼”,像一个中空的面包圈,可用来约束电离了的等离子体。

“等离子体就被约束在这个‘磁笼’中,像一个中空的面包圈。通过一种特殊的装置,目前已经可以把氘氚的聚变燃料加热到四五亿摄氏度,然后在高温下发生大量的聚变反应。磁约束核聚变又称为托卡马克方法。”罗德隆说。

罗德隆说,几十年来科学家一直在研究和改进磁场的形态和性质,从而能够实现长时间的等离子体的稳定约束,并解决等离子体的加热方法和手段,达到聚变所要求的温度。此外,在此基础上,解决维持运转所耗费的能量大于输出能量的问题。

研究可受控聚变,是人类漫长的“夸父逐日”。据了解,截至目前托卡马克装置都是脉冲式的,等离子体约束时间很短,大多以毫秒计算,个别可达到分钟级。因此,还没有一台托卡马克装置能够实现长时间的稳态运行。

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