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2050,把魔鬼放进瓶子里!

阳光,孕育了生命;更蕴含无尽的能源。

灼热的阳光,来自1.5亿千米外太阳上剧烈的核聚变反应。50多年前,人类已经把核聚变应用于氢弹,冷战时美苏两强手中千万吨TNT当量的氢弹,足以确保相互摧毁,同时也对地球进行末日审判。这不能不说是技术发展的悖论和文明的悲哀。正因为如此,核科学家们更希望有效控制和利用核聚变的巨大能量造福人类,使人类摆脱能源困境。

最初的聚变研究都作为国家最高机密,由各国独自进行。但是,可控核聚变的技术难度实在超乎寻常,必须投入巨量的人力、物力,超越了任何一个国家的承受范围。最终,由美、俄两国发起,欧盟及中、日、韩、印等国联合启动了“国际热核反应堆计划”,进行可控核聚变工程技术开发。这个简称ITER的计划,是规模仅次于国际空间站的第2大跨国科技工程。

ITER计划的核心,是建造可容纳核聚变反应物质的超导“托克马克”装置。它是一种磁约束环形容器,以及大型供电系统、产氚工厂、供水系统、真空系统以及液氮液氦系统等。项目建设涉及核物理学、高温超导技术、超高温耐热材料技术、等离子技术等一系列前沿科学和尖端技术,预计历时35年,总耗资超过50亿美元。

超导“托克马克”装置通过巨大能量的电流和磁场把氘氚元素组成的等离子体约束在圆管状的“磁场笼子”中,等离子体温度高达上亿摄氏度,从而实现核聚变反应,每秒释放多达10的20次方个高能中子。超高温的等离子体可以瞬间融化人类所有的物质材料,因此必须“悬浮” 圆管之中,这也是必须使用超强磁场的重要原因。圆管状“磁场笼子”的外层,用于吸收核聚变反应所产生的超高热功率,约50万千瓦,大约为美国核动力航母总功率的2.5倍。

“托克马克”装置的超强磁场来自16个大型超导环向场线圈,其中的环形超导磁体可以产生5.3特斯拉的环向磁场。“磁场笼子”外还分布有4个强流粒子加速器、射频波系统、以及数十种测量系统。

ITER计划综合了国际聚变能研究的一些顶尖技术和最新成果,目前已开展的研究工作包括:高温离子体的特性、过界特点、高流强加速器技术、复杂的远程控制技术、大型超导磁体技术等。为未来投入实用的聚变反应核电站奠定技术和工程基础。

作为世界上最大的发展中国家,我国对新型能源也有着巨大的需求,除参与ITER计划外,还将在2050年左右推进自主聚变电站的开发与建设,最终实现把核魔鬼放进瓶子、造福社会的宏大构想。


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