合肥“科学岛”上的超导托卡马克核聚变装置。
罗家融在EAST实验装置前。
一个旨在最终解决人类能源问题的宏大计划正在推进当中,中国在其间已经担当重要角色。
这一计划的正式名称是国际热核聚变实验堆项目(简称“ITER”),俗称“人造太阳”计划。基于核聚变反应堆的聚变电站是解决人类未来能源问题的一个希望。
科学家设想,核聚变产生的能源能够走入寻常百姓家,人类一开灯,就是核聚变产生的电力。
中国在这一研究领域已经进入了国际先进水平。1月13日,胡锦涛总书记来到位于安徽合肥的中国科学院等离子体物理研究所,详细了解这里的超导托卡马克核聚变实验装置的有关科技问题。
“人造太阳”计划离真正的商业运行有多远?在能源危机日趋严重的今天,核聚变研究对于终极解决人类能源问题有何意义?近日,本报记者来到合肥“科学岛”进行采访。
文/图 本报特派记者曾向荣
近日,ITER项目即将在法国动工的消息,让“人造太阳”计划进入公众视野。位于安徽省合肥市西部的“科学岛”,吸引了众多关注者的目光。
人造太阳
核聚变装置工作原理和太阳工作原理相似,能量能转化为电能
“科学岛”是中国核聚变研究的重要基地,世界上第一台全超导托卡马克核聚变(EAST)实验装置就是在这个岛上研制成功的。
一年多以前,中国科学院等离子体物理研究所历时8年研究开发的EAST实验装置首次成功试验。通过这一装置,科学家能够对受控核聚变开展探索性的实验研究,从而为未来稳定、安全、高效的商业核聚变堆提供物理和工程技术基础。
EAST超导托卡马克运行总负责人、东华大学教授罗家融解释说:“从能量概念的角度,这个装置被形象地称为人造太阳。太阳是一个巨大的发光体,同时释放出大量能量。核聚变装置就是要模仿太阳的环境,使之产生核聚变反应,产生中子,然后释放出能量。”
核聚变装置的工作原理和太阳有着异曲同工之妙。太阳巨大的能量来自核聚变反应。在太阳的中心,温度高达2000万摄氏度,在高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并释放出大量能量。
科学家发现,在人类比较了解的聚变反应中,氢的两种同位素氘和氚的聚变效率最高,氘和氚结合变成氦,同时能释放出巨大的能量。这些能量在转化后,可以成为电能等各种能量。这就是人造太阳的原理。
但“人造太阳”并非高高悬挂在空中,而且EAST实验装置与真正的人造太阳相差甚远。EAST实验装置的核心部件是一个高12米、重400多吨的落地圆柱体大容器,它被安置在一栋封闭的建筑物内。
昂贵设备
建成花了3.2亿元,外围装备花了1.95亿元,每年需要3600万元运行费
1月17日,记者走进EAST实验大厅,工作人员正在忙碌着。几天前,胡锦涛总书记来到这里,详细了解超导托卡马克核聚变实验装置的科技问题。
记者在现场看到,“人造太阳”实验装置的核心部件是一个巨大的容器。在这个大容器的附近,放置着一些辅助设备。“几年后如果你再来,你会看到在核心部件的旁边,铺满了各种各样的外围设备。”罗家融说。
罗家融告诉记者,这个实验大厅于2001年开始建造,包括设备所在的大楼在内,共耗费了5年的建造时间。大楼的顶层和天花板都浇注了水泥,在顶层和天花板的水泥之间,灌注了1米深的水。“水是用来防范中子辐射的,它吸收中子辐射特别快。”罗家融解释说。而在大厅的下方,还有4米深的地下室。
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