登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
2015-11-03 09:06来源:中国核电信息网关键词:氢同位素氘核聚变Wendelstein7-X型反应堆收藏点赞
我要投稿
六十多年来,科学家们一直梦想着将核聚变所产生的巨大能量转化为清洁、取之不尽的能源来源。但是,核聚变的不可控制成为最大的难题。如今,在德国马克思普朗克学会等离子体物理研究所(IPP)的努力下,这一梦想可能很快就要实现了。
上周,美国《科学》周刊消息称,经过一年的测试,科学家们正力图在今年11月底前,将全球最大的“仿星器”——Wendelstein7-X投入使用。
就像太阳能量的产生依靠原子核的聚变反应一样,“仿星器”(Stellarator)的本质上是一种核聚变反应研究设备。仿星器通过模仿恒星内部持续不断的核聚变反应,将等离子态的氢同位素氘和氚约束起来,并加热至1亿摄氏度的高温,发生聚变以获得持续不断的能量,最终帮助人类实现对核聚变释放能量的有效利用。
这台坐落在德国东北部城市格赖夫斯瓦尔德的Wendelstein7-X反应堆,其核心部件磁线圈装置高度大约3.5米,整个设备的宽约为16米。总共耗时110万小时,投入约10亿欧元,于2014年建成。最关键的是,其一次运行可以连续约束超高温等离子体长达30分钟。
能否实现对超高温等离子体的长时间约束,是反应堆设计领域的关键所在,这意味着是否能够控制核聚变。
根据知乎作者夏晓昊的解释,可控核聚变是指可以控制核聚变的开启和停止,以及随时可以对核聚变的反应速度进行控制。
简单而言,同样是可燃烧物质,火药可以用来做成炸弹,利用其高能量瞬间爆发的破坏性;同时也可以掺点杂质,做成蜂窝煤,使其当做煤炉燃料来缓慢释放能量,而燃烧或熄灭均可控制的秘诀,在于蜂窝煤炉的炉门。将蜂窝煤炉的燃料换成核燃料,烧上开水,让开水变成蒸汽去推动轮机发电,就相当于核电站的基本雏形。
德国科学家称,核聚变所需的燃料氘、氚,在自然界中储存量十分巨大,而一公斤核聚变燃料所产生的电能又等同于1.1万吨煤炭;除此之外,核聚变反应炉既不排放二氧化碳,也比目前核电厂所采用的核裂变反应炉,产生更少的核废料,放射性也将在短期内消失。“仿星器”设计方案可能是未来最为合适的核电厂类型。
“全球能源需求不断增长,我们必须探索一切获取能源的可能性。Wendelstein7-X是全球最大的仿星器装置,能有效帮助我们拓展对核聚变的认识,希望借助此类实验找到长期维系能源的可持续供应的新方法。”德国联邦教研部长约翰娜˙万卡(JohannaWanka)在该装置的竣工仪式上表示。
除了Wendelstein7-X型反应堆,从事核聚变的物理学原理研究的马克思普朗克研究所,目前运营着慕尼黑附近加兴市(Garching)的托克马克(Tokamaks)装置,这也让马克思普朗克成为世界上唯一一家同时拥有两种不同类型聚变装置的研究所。
托克马克装置是目前核聚变领域最为常见的设计方案,其典型外观是一种中空的金属舱,外形类似中空的蛋糕甜点。随着加入其中的燃料被加热,温度超过1500万摄氏度,将产生超高温等离子体。
不过,托克马克的设计存在安全隐患。其采用了两组强大的磁铁提供对等离子体的约束,磁铁分别安放在真空腔和设备内部,以驱动真空腔内的等离子体运动。但这会使装置内部磁场强度高于外部,有可能使得装置内部的等离子体冲向设备外壁,并与电子结合,重新变成原子。一旦电流或磁场中断,将对整个反应堆造成破坏,影响安全。
与之相比,Wendelstein7-X型反应堆的优势之一就在于,可以克服托克马克装置设计中的安全缺陷。该装置中,等离子体采用外部磁线圈产生的扭曲磁感线,对内部运行的等离子体进行约束,杜绝了上述安全隐患。
此外,约束高温等离子体的时长是Wendelstein7-X型反应堆的另一个优势。Wendelstein7-X型反应堆对高温等离子体的连续约束时间长达30分钟,远远高于托克马克6分30秒的最高纪录。较短的约束时间,会使得托克马克装置的能源消耗大于产出。
不过,也有专家对在线新闻网站BI表示,怀疑Wendelstein7-X对等离子体的约束时间。“世界都在等待Wendelstein7-X最终的约束时间,现在到了证明的时候。”普林斯顿等离子体物理实验室的负责人大卫˙盖茨(DavidGates)对《科学》周刊称。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,全国政协常委、人口资源环境委员会副主任钱智民一行赴核工业西南物理研究院(以下简称“西物院)调研并召开座谈会。中核集团总经理助理、首席网络安全官孟琰彬出席座谈会。钱智民一行深入中国环流装置实验现场,重点了解了实验装置运行情况和核聚变关键技术攻关情况,并听取了西物院党委副书记刘
作为清洁、稳定的能源,核能在过去半个世纪贡献了全球近一半的低碳电力,为维护世界能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。当前,核能也是我国优化能源结构、保障能源安全,实现“双碳”目标的重要力量。从“一堆一器”到“核能三步走”,中国核工业走过了艰苦卓绝、光辉灿烂的
《中国能源报》记者近日近距离参观了我国三代“人造太阳”装置——中国环流一号、二号、三号,切身感受到了近年来我国核工业科技的飞速发展,并了解到核能三步走战略对于保障我国能源安全的重要意义。“核聚变反应的主要原料是氘和氚,而氘在海水中的含量非常丰富。若从一升海水中提取出氘,在‘人造太
六天三地,跨越近5000公里。近日,一场中国核工业的追寻之旅展开。今年是我国第一颗原子弹成功爆炸60周年,明年1月15日是核工业创建70周年。为进一步贯彻落实习近平总书记对核工业重要指示批示精神,更好地传播宣传核工业、核科学,弘扬“两弹一星”精神,今年1月15日,中核集团启动了“大国底气从核来
3月19日,中核集团召开新闻发布会,公布了第一批向全球开放的科研设施及试验平台。此次宣布开放的设施包括新一代“人造太阳”的中国环流三号(HL-3)实验装置、紧凑型质子回旋加速器等10个项目。(来源:微信公众号“能源评论首席能源观”文/丁文影)何为“人造太阳”?目前,人类已知核聚变的模式有
据CNBC报道,多年来科技公司和硅谷亿万富翁一直在向核能投资,将可持续能源视为绿色转型的关键。现在,他们有另一个动机来推广核能:人工智能。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)尽管生成型人工智能以闪电般的速度增长,但核电项目受到严格监管,进展缓慢。这引发了人们的疑问,即核能的进步是
今年全国两会期间,“可控核聚变”的声音出现在首场“部长通道”。“到2025年,中央企业战略性新兴产业收入的占比要达到35%,在类脑智能、量子信息、可控核聚变等方面要提前布局。”国务院国资委主任张玉卓表示。所谓核聚变,即将两个轻元素,融合成一个更重的元素,释放出大量能量的过程。由于这个过
可控核聚变被认为是未来能源的发展方向。在近年来大火的《流浪地球》等科幻作品中,不乏可控核聚变的身影。回归现实,近年来,国内外的可控核聚变研究也频获进展,令人振奋。那么具体到何时才能使用上可控核聚变?目前对于可控核聚变的研究还有哪些问题亟待解决?就上述问题,在今年全国两会期间,记者
在京召开的全国两会上,全国政协常委、民革四川省委会主委欧阳泽华建议,布局重大科技基础设施,支撑可控核聚变领域颠覆性创新及产业化发展。2023年以来,国务院国资委启动了实施未来产业启航行动,明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。欧阳泽华谈道,目前我国已在相关领域取得显著进展,全超导托
先进小型模块化反应堆、第四代核能系统以及热核聚变堆是全球先进核能技术研发焦点,是各国抢占先进核能技术制高点的关键领域。七部门日前联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确提出,聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域,打造“采集一存储一运输一应用”全链条的未来能源装备
2月6日,国际热核聚变实验堆(ITER)组织正式确认将托卡马克核心安装标段真空室模块组装合同授予中核工程联合体团队,中核二三作为联合体主要成员单位,成功承接托卡马克核心安装标段真空室模块组装任务。真空室模块组装是将三大部件真空室、冷屏和环向场线圈在装配大厅进行集成组装后,整体吊装到托卡马克
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!