東方紅“太陽”昇
位於安徽省會合肥市蜀山湖路的《中科院等離子體物理研究所》是1978年成立的,專門研究等離子體物理和核聚變工程技術,承擔著國家重大科學工程建設,是中國主要的核聚變研究基地。
在2009年安徽舉辦的中博會期間,海外華人傳媒來到了這裡參觀訪問。等子體物理研究所的李建剛所長接待了我們。出生於六十年代的李建剛所長從2001年12月就擔任等離子物理研究所所長,是國際專業委員會主席,主持和領導HT-6M
託卡馬克、HT- 7 超導託卡馬克實驗,發表論文數十篇,擁有多項發明專利。
李所長首先為我們介紹何謂核聚變以及運行原理。核聚變的原理類似於太陽發光發熱,也就是說在上億攝氏度的高溫條件下,利用氫的同位素氘和氚的聚變反應釋放核能。由於氘和氚可以從海水中提取,而且不產生溫室氣體及高放射性核廢料,因此被認為是未來人類能源的希望所在,因此也被形像地稱為“人造太陽”。科學家計算,1公斤的核聚變燃料相當於1000萬公斤的石油燃料。而核聚變所需的主要原料氘在海水中儲量極為豐富。
專家普遍認為核聚變技術面臨著三大難題,一是溫度,核聚變反應需要把氣體加熱到一億度以上的溫度,如何達到是首要難題;二是如何讓氣體不跑掉,超過億度的氣體是不能用任何材料製成的容器盛載,現在的方式是用閉合磁力線組成的“磁籠”來約束,製造出磁籠是第二個難點。而第三個難點是讓核聚變持續進行,就要維持長時間的高溫,以及提高磁籠約束能量的能力。
上世紀70年代,前蘇聯科學家發明了“託卡馬克”裝置,並逐漸成為核聚變研究的主流途徑。託卡馬克裝置又稱環流器,是一個由環形封閉磁場組成的磁籠。高溫產生的等離子體就被約束在類似於麵包圈的磁籠中,而製造超強磁場需要綫圈和強大的電流,又因為綫圈有電阻將會在強大電流中發熱燒毀,需要運用超低溫技術讓綫圈產生零電阻的“超導”狀態,實驗方能進行,如此一環扣一環的尖端科技,在當今世上沒有幾個國家能夠掌握。中國比前蘇聯晚四十年才起步,直到上世紀九十年代才引進一套小型極向場超導“託卡馬克”實驗裝置。但是,中國人奮發圖強,勇攀高峰,到了2006年,世界上第一個非圓截面全超導託卡馬克EAST裝置在中國合肥建成。這種比圓截面更有效率的全超導託卡馬克EAST裝置被國際聚變界評價為“聚變工程的非凡業績,是全世界聚變能開發的傑出成就和重要里程碑”,該重大成果入選2006“中國十大科技進展”和“中國基礎研究十大新聞”。
隨後我們參觀了這個領先世界水準的全超導託卡馬克EAST裝置,以及各種科技儀器和超導元件,大家爭相拍攝和提出問題,讓李所長忙得不可開交。我們向李所長提的問題是:如果受控核聚變成功,就可以把一公升海水變為3000公升汽油的能量,人類從此有了用之不竭的能源,但要得到這種能源之前,需要把極高溫,極低溫,極高磁場,極尖端的科技等如此多的“極端”擺放在一起,有可能成功嗎?何時才可以成功?李所長回答:你們看到這個託卡馬克EAST設備成功運行,說明這種可控聚變是可以進行的,而問題在於目前成功試驗進行的時間尚很短,如果受控熱核應能持續運行一千秒,就可達到實用的要求。其次是目前投入產生核聚變的能量遠大於輸出的能量,不符合經濟效益,今後要通過各種綜合的科技力量才能解決問題。科學家預計到2040年,世界才將有可能建成第一個示範性核聚變發電站。而“人造太陽”一旦獲得成功,人類將會擁有取之不盡的能源。
“夸父追日憑信念,后羿射日法自然。裂變聚變雙刃劍,禍兮褔倚看明天。”
“夸父追日”和“后羿射日” 都是中國古老的寓言,在“人與太陽”之間,寓言的背後有著深刻的哲理。
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