核聚变发电.pdf
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1、我国耗巨资参与“人造太阳”20 年后见成效 转载:中广网 作者:中广网 编辑:Ruskin 2010-06-18 11:55:58 现实中,国际间确实有一个多国合作计划,只不过在这个计划中,多国合作建设的不是“诺亚方舟”,而是被称为 人造太阳 的国际热核聚变实验堆,它承载的是人类未来新能源的希望。据中国之声新闻纵横07 时 13 分报道,看过灾难大片2012 的朋友可能还记得,影片里有一个庞大的、多国合作完成的“诺亚方舟”计划,承载着人类继续繁衍生存的希望。但是您相信吗?现实中,国际间确实有一个多国合作计划,只不过在这个计划中,多国合作建设的不是“诺亚方舟”,而是被称为 人造太阳 的国际热核聚
2、变实验堆,它承载的是人类未来新能源的希望。昨天(16 日),国际热核聚变实验堆 7 个成员国代表齐聚中国江苏,共同研究这一可能影响人类从根本上解决能源问题的计划。那么,目前这一计划进展的怎么样?遇到哪些目前无法解决的难题呢?马上连线中国之声前方记者费磊,了解详细情况。主持人:目前被称为人造太阳计划的国际热核聚变实验堆计划进展怎么样了?记者:人造太阳计划就是要复制太阳内部的核聚变的过程产生巨大的能量供人类使用,早在上世纪 50 年代,人类就实现了核聚变的反应就是氢弹的爆炸,但是氢弹瞬间猛烈爆炸是无法控制的,所以人们就想要把氢弹爆炸出的巨大能量如何来能够被人类用于社会生产和人类生活,伊特尔计划一提
3、出就受到了世界各国政府的青睐,到目前伊特尔计划总共有七个方面,三十三个国家参与这个计划。总的来说,中国、欧盟、日本、韩国、俄罗斯、美国和印度,这 33 个国家计划涉及到全球 60%的人口和 80%的 GDP,是个相当宏大的计划,它也成为了世界上最大的一个国际大科学工程化,伊特尔集成了当今世界上受控磁约束核聚变的主要的科学和技术成果,从 2008年开始,伊特尔试验堆工程已经在法国南部城市卡达拉舍进行建设,项目预期要持续 30 年,10 年作为前期的工程建设,后 20 年作为试验运行期。预算总经费是 100 亿欧元,其中欧盟承担 40%的经费份额,其他六方各承担 9%,这次第六届理事会就是要审议伊
4、特尔一个最基本的计划叫计划基准,也就是对伊特尔计划的总进度、总费用、技术规格、项目管理在内的几个文件进行最后的审核,然后就要开始在法国南部城市进行具体的核聚变试验堆的工程建设了。在昨天(16 日)的会议开幕式上,科技部部长万钢也表示,中国方面也将会一如既往的支持伊特尔组织的工作,履行中方在伊特尔计划中的各项承诺和义务,如果说最终大家要看到,核聚变实验堆能够完成它的实验供人类生活大概也要得 20 年到 30 年以后才能见到最初的成效。朝称成功开发核聚变技术 韩国专家表示质疑 时间:2010-05-13 09:01:00 来源:扬子晚报 作者:一名韩国妇女从核聚变示意图旁经过。朝鲜劳动新闻12 日
5、报道说,朝鲜科研人员在开发核聚变反应技术方面取得了“值得自豪的成果”,从而为开发新能源打开了突破口。但一些韩国专家对此表示质疑。朝方 完全依靠自己的技术取得了“值得自豪的成果”劳动新闻报道说,朝鲜科研人员在此期间一直在为开发核聚变技术而努力。他们克服了许多困难,完全依靠自己的技术解决了大量科技问题,按照自己的方式成功地进行了核聚变反应。在此过程中,朝鲜自己设计制造了独特的热核聚变反应装置,完成了有关核聚变反应的基础研究,培养了开发热核技术的强有力的科技力量。劳动新闻的报道说,目前只有少数国家开发成功核聚变技术,并且表示:“朝鲜核聚变反应技术取得的成功为开发新能源打开了突破口,开启了我国研发新科
6、技的新阶段。”与核裂变相比,核聚变反应产生的放射性废物较少,因此人们希望有朝一日可以通过这种技术生产取之不尽的清洁能源。但美国和其他国家的科学家几经努力,尚未将核聚变技术转变为有效的能源生产手段。劳动新闻提到这项“科学突破”适逢已故朝鲜国家主席金日成的冥寿。韩方 要世人相信 除非天上出现两个太阳 BBC驻韩国首尔记者萨德沃尔发回报道说,平壤的声称料将遭到质疑。韩国浦项工科大学一名核聚变研究专家表示,核聚变反应并非可以简单做到的技术,而是非常困难。他认为,朝鲜可能只是完成实现核聚变的初步工作。首尔国立大学一名核专家称:“如果明天天空出现两个太阳,人们才能相信他们的说法。”他认为,朝鲜可能只进行了
7、一些小规模试验。韩国教育部一名负责核聚变问题的官员说,朝鲜似乎只进行了一个基础性试验。这名官员表示,核聚变与制造核弹无关。平壤分别在 2006年和 2009年进行了核武器试验。另据韩国媒体报道,韩国一位政府高官 12 日就此表示:“核聚变发电需要高价设备,而至今尚未接到朝鲜拥有这种设备的消息。”他分析说:“秘密制造这种设施并非易事,因此认为(劳动新闻的报道内容)是没有根据的消息。”他介绍说:“核聚变发电是在国际原子能机构下设的国际热核聚变实验堆(ITER)组织框架内,欧盟、俄罗斯、中国、印度、日本、韩国等具有世界顶级技术的国家共同推动的项目。仅仅建设试验设施就耗资 51 亿欧元,而且今后 50
8、 年内试验能否获得成功,目前尚无把握。”不过,韩联社也指出,核聚变技术有可能被适用于制造氢弹,而氢弹比用铀或钚制造的核武更具杀伤力,因此朝鲜是否真正研发出核聚变技术,仍有待继续观察。背景知识:核裂变与核聚变 核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量,俗称原子能。核聚变的过程与核裂变相反,是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量,而且比核裂变放出的能量更大。太阳的光热就是由核聚变产生的。核聚变技术是可用于制造氢弹的技术,氢弹的威力
9、远大于原子弹。探秘美国国家实验室:核聚变能源发电触手可及? 2009-11-22 南方都市报 谁先掌握清洁能源技术,谁就将统治绿色能源市场。忘了核电站、煤炭、石油、风能和太阳能吧,请聚焦核聚变能源。为了这种真正的零碳排放能源,科学家们已经屡败屡试了许多年。美国新闻周刊日前报道,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们说,他们已经破解了核聚变能源的难题,如果一切顺利,到 2012年,核聚变能源发电将成为现实。一个颠覆性技术?还是一场高科技幻象?让我们拭目以待。真正的太阳能发电 从外面看,它不像是劳伦斯利弗莫尔国家实验室内(离旧金山东约一个小时的车程)的一栋不起眼的 10 层高的建筑。然而,在 10
10、 月某一个阳光灿烂的日子走在停车场上时,我不禁思索,也许有一天我会告诉我的孙子,我曾来过这个实验室,并会见了爱德华摩西,看到了这项将会改变世界的技术。也许这说明我是乐观主义者,甚至是笨蛋或傻子。我所知道的是,当我见到摩西这个 60 高龄的科学家,他给我看了一个小颗粒,跟我每天早上吃的维生素丸差不多大小,并信誓旦旦地表示,它将能源源不断地提供安全而又清洁的能源时,我愿意相信他。这似乎无比简单,而又完全可行。摩西拿着的那颗粒只是个模型,实物将包含几毫克的氘和氚,一种可以从水中提取的氢的同位素。如果用超强的激光球燃爆这个颗粒,你可以创造出类似发生在太阳中心位置的反应。驾驭这种反应,就相当于你在地球上
11、创造了一个行星,利用这个行星的热能,你可以产生电能而不会造成任何污染。忘了核电站、煤炭、石油、风能和太阳能吧。“这才是真正的太阳能发电。”摩西说。摩西所说的正是控制核聚变(融合内核),而不是普通核裂变发电厂常见的裂变。在裂变反应中,一个铀原子核分裂成两个较小的原子,其能量转化成热能释放出去。这些热能用来产生蒸汽,以驱动涡轮机和发电。而在聚变反应的第二步(热生蒸汽,蒸汽发电),聚变能量保持不变。你要设法使得氘核和氚核合并、融合,而不是分裂原子核。一旦这种情况发生,你就制造了氦气并伴随着巨大的能量释放。科学家一直试图生产出可用几十年的核聚变能源。到目前为止,他们屡试屡败。这并不是因为聚变本身不可实
12、现。每个氢弹爆炸都会发生聚变。关键是如何控制聚变过程以得到一系列微小的、可控的爆裂,而不是一次性的爆破。天意弄人的是,聚变能源离我们只有 40 年之遥,而且似乎是永远的 40 年。然而,摩西相信,他的实验室(被称为国家点火设施,或简称 N IF)已经破解了这个难题。聚变面临的最大问题是缺乏能量。即使是世界上最大的激光也无法产生足够的能量来同时粉碎所有原子核,并使之稳定。但是,我们所在的建筑如此之大(涵盖面积相当于 3个足球场)是因为它包含一个巨大的激光,更确切点说,是一个结合了 192个相同激光,并把它们挤压在一个直径 30 英尺的圆形密室里(小颗粒燃料在此等待爆破)的系统。建设历时 10 年
13、,在今年年初才得以建成的国家点火设备的激光,产生的能量是其他任何一种激光的 60 倍。目前这个系统仍在测试之中。不过,明年摩西和他的科学团队将用氘氚燃料将其点燃,摩西有信心能实现“点火”,这意味着在这受控的燃烧中,你所得到的能量比所投入的多很多。35 亿美元制造奇迹还是幻象?摩西,这个获奖无数而又幽默诙谐的激光科学家,在带我参观国家点火设备时,给我解释了整件事。这是一个巨大的、美丽的、令人折服的机器,其复杂性令人吃惊,有着数公里的金属管道以一点小小的脉冲激光来启动,光线通过之时可以被增强强度,并借用特殊的褐色水晶、成千上万的透镜以及镜子来投射光束的机器来传输光,最终把这些光束聚集到一个微乎其微
14、的目标上,而这一切都在弹指之间完成。但其他科学家警告我说,所有这一切都只是高科技的幻象。他们说,摩西就只想着非核燃料,他和他的同事告诉我的所有事情,我都不能相信。“他们是江湖郎中”,自然资源保护委员会的高级科学家科克伦说。该委员会从国家点火设备项目一开始实施(1997)就跟踪它的进程。科克伦说,国家点火设备的激光还不够强。即使它够强,他说,“这些机器都只会是太大,太昂贵,永远不会有竞争力。”其他一些批评者,如物理学博士伯德纳,华盛顿海军研究实验室的核聚变研究主管(1999年退休),说摩西的团队淡化了其无法将国家点火设备的激光集中在一个很小目标上的技术问题。摩西说,国家点火设备已经展示了其聚集于
15、目标物的能力。他很清楚人们的怀疑,但是他相信自己这支拥有 500名科学家和工程师的团队一定会成功。他的老板,劳伦斯利弗莫尔实验室的负责人物理学博士乔治米勒,清楚地意识到摩西必须克服的难题。“没有哪样事情的成功是可以预先就保证好的。”他说。但是他促成了他们的尝试。“你必须先建立国家点火设备,才知道这到底可不可行。”他讲的当然在理,大的技术突破总需要冒大的风险。直到它们成功以前,它们似乎总是看似昂贵无比而且毫无希望。人类基因组测序也曾似乎是不可能完成的任务,但政府拨款 30 亿美元,加上私营公司投资,数以千计的来自世界各地的研究人员花了 13 年最终将其实现。像基因组计划一样,核聚变能源,也要有一
16、个长期持续的努力过程。这不像是制造 iPod,或者 Facebook新应用程序的下一个版本。这些从事对物质微粒的操作的科学家工作在人类知识的极其边缘地带。核聚变能源将是最绿色的能源。但是,国家点火设施的目标并未止步于此,其它目标还包括帮助科学家们获得宇宙本身更深刻的理解,例如,他们将能够研究恒星内部的情况。鉴于这一切,即使国家点火设施失败了35 亿美元的投资打了水漂,在我看来,这仍是值得我们去冒的风险。国家点火设施仍需在激光设计、光学及材料科学上一步步突破。他们大大促进激光科学的现有发展状态。然后,为了可以再次尝试,他们将寻求资金以建造更强大的激光。电力公司开始膜拜劳伦斯利弗莫尔 可如果摩西对
17、了,国家点火设施成功了,那么,国家点火设施的科学家们必将被载入史册。这就是日本、法国、英国和中国的实验室也都在做核聚变能源的原因。对自己正在做的工作,摩西真的似乎没有任何自疑。没错,面前大的技术挑战很多,但一个接一个的,他们将这些挑战各个击破。他说:“如果有人叫我去建一个商业型核聚变能源工厂,并告诉我说,你只有 10 年的时间,我一定会接受。”他和一位同事已经给自己目前在建的产品打造了一个品牌,他们称之为激光惯性聚变能,或“L IF E”(激光惯性聚变能的英文缩写,该词在英文中又是“生命”的意思译者注),这至少表明,科学家也多少懂一点市场营销。摩西认为,到 2020年,公用事业公司就将可以建造
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