|
发电站设备 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
本产品全部新闻
|
|
|
|
|
ITER：照亮人类未来的新能源 |
|
| http://cn.newmaker.com
2/23/2007 11:05:00 AM
佳工机电网
|
|
 科学家们一直设想有朝一日能够以太阳产生能量的方式，也就是核聚变的方式，解决人类面临的能源匮乏难题。
令人欣喜的是，这一梦想成为现实的脚步加快了。不久前，参加国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目的中国、欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度的7方代表，在法国总统府爱丽舍宫共同签署了ITER计划联合实施协定及相关文件的正式协议。这标志着ITER项目开始正式启动实施，也意味着人类受控核聚变研究迈出了走向实用的关键一步。
根本解决能源问题
核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，在此过程中释放出的巨大能量称为裂变能。核聚变则是几个原子核聚合成一个原子核的过程，它会释放出比裂变能更大的聚变能。核聚变反应堆产生能量的方式和太阳的相同，因此被俗称为“人造太阳”，因而ITER项目也被称为“人造太阳”计划。人类如此钟情于“人造太阳”，正是因为它具有核裂变所不可比拟的优势。
核裂变所需要的原料是重金属铀，它储量有限，按照目前的使用速度，几十年内就会耗尽。核聚变所需的氘和氚则几乎不存在数量的限制。氘在海水中储量极为丰富，一公升海水里提取的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量；氚可在反应堆中通过锂再生，而锂在地壳和海水中都大量存在。根据科学家的计算，地球上仅在海水中就含有的45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年。
除此之外，核裂变的污染和安全问题也比较棘手。核裂变后的核废料放射性极强，难以处理；安全事故的后果很严重。核聚变则不存在这些问题：氘氚反应的产物没有放射性；中子对核反应堆结构材料的活化也只产生少量较容易处理的短寿命放射性物质。
多国合作攻克难关
虽然“人造太阳”的前景如此美好，但要梦想成真还有诸多难题。
首先是如何达到聚变反应所要求的高温。要想让氘、氚混合气体产生大量核聚变反应，必须达到1亿度以上的高温。在这样高的温度下，气体原子中带负电的电子和带正电的原子核已完全脱离，各自独立运动，形成“等离子体”。因此，实现“受控热核聚变”首先需要解决的问题是用什么方法及如何加热气体。
其次，超过万度以上的气体不能用任何材料制成的容器约束，因此必须寻求某种途径，防止高温等离子体逃逸或飞散。目前解决这一难题主要有惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。而磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子的特性，构造一个特殊的磁容器，实现聚变反应。20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大进展，科学家研究出一种形如中空面包圈的环形容器———“托卡马克”。实验结果表明：在这类装置上产生聚变能是可行的，因此ITER采用了这一装置。
再次，如何维持核聚变反应能连续进行的上亿度的高温。换句话说，就是等离子体的能量损失率必须比较小。提高磁笼约束等离子体能量的能力，是实现磁约束核聚变的又一个难题。
除此之外，建设一个连续运行的聚变反应堆还需要解决加料、排灰、避免杂质、中子带出能量到包层、产氚、返送，以及聚变反应产生的大量带电氦原子核对等离子体的影响等一系列科学上和工程上的难题。
这些难题的解决既需要雄厚的科技实力也需要大量的资金支持，不是某一个国家可以独立完成的。于是，多国协作、共同攻关成为共识，ITER项目应运而生。
ITER是目前世界上仅次于国际空间站的大型国际科学工程项目，该项目将集成当今世界上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规模聚变反应的实验堆，因此受到了各国政府与科技界的高度重视。
为我所用积极参与
我国核聚变能研究开始于上世纪60年代初。1984年核工业西南物理研究院在乐山建成了中国环流器一号(HL—1)装置；1991年，我国在中科院等离子体物理研究所(合肥)开展超导托卡马克发展计划，探索解决托卡马克稳态运行问题；1994年，在合肥建成并运行了世界上同类装置中第二大的HT—7装置，在乐山建成并运行了中国环流器新一号(HL—1M)装置；这些装置的研究水平处于国际上同类型、同规模装置的先进行列；2002年12月建成了我国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号A(HL—2A)；2006年9月28日，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次放电，成功获得了电流超过200千安、时间近3秒的高温等离子体放电，成为世界上第一个建成并正式投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平。利用这些装置开展国际前沿物理实验必将把我国核聚变实验研究的整体水平和国际地位提升到一个崭新的高度。
但是，与发达国家相比，我国核聚变研究还有较大差距，须经过若干年的努力才能接近“实验堆”建设和研究阶段。如果单独建造实验堆，需花费上百亿资金和十数年时间，我国和国际先进水平的差距会进一步扩大。同时，我国的能源供给形势也日益严峻，在长时间内我国能源生产都将以煤为主。考虑到经济社会的长期可持续发展，我国必须尽快用可靠的非化石能源来取代大部分煤或石油的消耗。因此，我国应在能力许可范围内积极开展核聚变能的研究，并尽可能地参加国际核聚变能的大型合作研发计划。
ITER计划是我国有史以来参加的规模最大的国际科技合作项目。中国加入ITER计划既是从根本上解决能源问题的战略需要，也有多方面的现实意义。通过参加ITER的建造和运行，全面掌握相关知识和技术，使我国有可能在较短的时间内赶上世界先进水平，大大加快我国聚变能开发的进程。
ITER是核科学技术、超导技术、大功率微波技术、等离子体技术、高能粒子束技术、复杂系统控制技术、机器人技术、精密加工技术等的综合集成，可拉动我国国内相关领域的技术发展。我国对ITER建造的贡献中，将近80%是以国内制造的实物部件形式实现的，这对提高国内企业技术能力和国际竞争力也是个难得的机会。
同时，全面参加ITER的建设和实验，可全面掌握ITER的知识和技术，培养一批聚变工程和科研人才。中国参加实施ITER计划，配合国内必要的基础研究、聚变反应堆材料研究、聚变堆某些必要技术研究，有可能在较短时间、以较小投入使我国核聚变能研究在整体上进入世界前沿，为我国自主地开展核聚变示范电站的研发奠定基础。
图：ITER在法国卡达拉舍建成后的模拟图
|
对 发电站设备 有何见解？请到 发电站设备论坛 畅所欲言吧！
|
