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中国等七国将联合建人造太阳


http://www.sina.com.cn 2006年12月04日 15:19 人民网-人民日报

  管克江

  上世纪30年代,美国科学家汉斯·贝特发现了太阳燃烧的奥秘:一个氘原子核与一个氚原子核碰撞,结合成1个氦原子核,并放出1个中子和17.6兆电子伏特的能量。1952年,美国利用聚变反应试爆了第一颗氢弹。科学家们由此设想,如能控制核聚变产生的巨大能量,人类将获得永不枯竭的干净能源。

  几十年来,无数科学家为此殚精竭虑,但始终没有圆满的答案。11月21日,来自欧盟
、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度的七方代表在法国签署了国际热核聚变实验反应堆计划(简称国际热核计划,英文缩写ITER)的联合实验协定及相关文件,决心联合各方努力,共同探寻新能源的未来。这一大型国际科学合作项目仅次于国际空间站计划,也是中国参加的规模最大的国际合作项目。

  由于热核聚变实验和太阳发光发热的原理相似,人们通俗地将其称为“人造太阳”。核聚变与现有核电站的工作原理正好相反。目前核电站利用的是核裂变反应,即把大的铀原子分裂成两个较小的原子,并在这一过程中释放能量。核聚变反应则是把两个小原子合并成一个大原子。

  聚变能有着显而易见的优点:聚变反应主要借助氢同位素氘和氚,不会导致长期和高水平的核辐射,不产生核废料,也不产生温室气体,基本不污染环境。氘和氚可以在海水中提取。特别是氘分布广泛,每一升水中约含有30毫克氘,通过聚变反应产生的能量,相当于燃烧300升汽油。照此计算,地球上在海水中含有45万亿吨氘,足够人类使用上百亿年,比太阳的寿命还要长。因此聚变能被认为是人类未来

能源的主导形式之一。ITER的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能,从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程,意义和影响十分重大。

  不过聚变研究也面临着一系列科学技术难题。首先,氘和氚聚变需要在1亿摄氏度的环境下发生,用什么容器来容纳它,又如何约束高温气体呢?其次是如何稳定地控制聚变产生的能量?这些高科技难题涉及真空、磁场、控制、

等离子体、原子核等诸多领域。经过几十年的尝试,苏联科学家发明的“托克马克”装置逐渐成为研究的主流途径。托克马克装置是一个由环形封闭磁场组成的“磁笼”,外形很像一个中空的面包圈。由氘氚组成的高温等离子体就被约束在这“磁笼”中,高速碰撞发生聚变反应。

  按计划,ITER将历时35年,总投资额99亿欧元,目标是在体积达837立方米的“磁笼”中,建成一个功率可达50万千瓦、持续时间500秒的聚变反应堆。不过,即便实验成功,它距离实际发电依然十分遥远:下一步将是设计、建造、运行聚变能示范电站,最后才着手建造商业示范堆。乐观估计,人们要到50年以后才有可能用上核聚变发的电。

  当前,能源匮乏和人口增长的矛盾日趋突出。如果不采取措施,人类在未来200年内将耗尽地球在过去数亿年间蓄积起来的化石能源,并给气候带来巨大的影响。国际热核计划耗资巨大,投入期长,但它承载了人类可持续解决能源和环境问题的梦想,受到全球关注。正如法国总统希拉克所评价的那样,国际热核计划目的是给子孙后代寻找新的洁净能源,堪称“人类历史上的一个创举”。

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