前天,中科院等離子體所突然宣布,被譽為“人造太陽”、“東方超級環”的磁約束核聚變實驗裝置取得重大科研進展,首次取得加熱功率超過10 MW、等離子體儲能達到300千焦、等離子體中心電子溫度超過1億攝氏度的成果。
壹億攝氏度是什麽概念?相當於五個太陽!畢竟,即使是太陽真正的核心溫度也只有2000萬度。這項技術的難點在於如何在保證熱量散失更慢的同時,提高加熱效率。壹般來說,通過把“爐子”變大,可以相對容易地提高核心溫度。
中科院等離子體所能在相對較小的“東方之環”上做到壹億攝氏度,實屬罕見,但這不是極限。如果未來按照國際熱核聚變反應堆的標準運行,溫度甚至可以飆升到2億攝氏度,而且難度更低。
“東方Hyperloop”是中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所自主設計研發的第四代核聚變實驗裝置,擁有完全的知識產權。也是中國乃至世界上第壹臺非圓截面全超導托卡馬克聚變實驗裝置,技術含量頂尖。
它的高度只有11米,半徑只有4米,但整體重量卻高達400噸。雖然被稱為“人造太陽”,但其實這個裝置看起來更像壹個巨大的高壓鍋,但在這個醜陋的外表下,卻蘊藏著壹股可以改變整個世界的強大力量。
中國乃至全人類的化石能源儲量是有限的,總有壹天會枯竭。隨著人口的快速增長,相信這壹天不會太遠。屆時,誰也不能保證人類不會回到刀耕火種的時代,“人造陽光”的出現有望徹底擺脫人類的能源困境。
“人造天洋”的具體工作原理是在超高溫下融合海水中的氘和氚,從而提供源源不斷的能量。從壹升海水中提取的氘和氚通過核聚變可以轉化的能量相當於300升汽油,地球上現存的氘足夠人類燃燒上億年。
當然,同樣重要的是核聚變非常幹凈衛生,聚變產物也是穩定同位素,沒有輻射汙染。石油、煤炭、天然氣等現有能源經過改造後,或多或少會排放出汙染環境的廢棄物。目前正在應用的核裂變反應也會產生半衰期長達數千年的核廢料和重金屬廢料。
目前來看,不是不能制約核聚變的生產力,而是成本,因為聚變不代表會改變。不僅把燃料加熱到幾億度需要能量,維持這個數字也需要能量。如果聚變產生的能量不足以支撐消耗的能量,就說明不劃算。
關鍵在於如何提高等離子體的溫度、密度和約束時間。如果這些單元能夠得到實質性的改進,它們可能會產生更多的能量,從而獲得更徹底的凈能量輸出,實現真正的“人造太陽”。我們可以想象人類世界在獲得無窮無盡的能量後會是什麽樣子。
可以說“人造太陽”是進入未來世界的門票,因此也是目前各國都在大力發展的項目。和我們相比,美國的類似項目基本都停了,而歐洲也因為資金問題陷入停頓。日韓也有類似的有實力的項目,但是目前的參數跟我們沒法比。各位,我們未來再見!