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                  帖子主題:制造人類終極能源 中國最有希望

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                  左箭頭-小圖標

                  制造人類終極能源 中國最有希望

                  觀察者網8月6日報道

                  7月28日,世界最大的核聚變裝置,國際熱核聚變實驗堆(ITER),在法國開始組裝,35個國家領導人遠程視頻、參加慶典。該反應堆是一個能產生大規模核聚變反應的托卡馬克,也被叫做“人造太陽”,由中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國、印度聯合建造。工程建設中,中國提供了核心設備。

                  核聚變,兩個原子核碰撞結合,釋放能量。氫彈將這一理論變為現實,瞬間爆炸,產生巨大的能量。但這樣的方式不可控,做武器還行,用來發電就純屬異想天開。太陽內部核聚變為什么能持續? 因為它質量大,產生的強大引力指向內部,抵消了聚變產生的向外壓力,構成平衡。有了這種平衡,物質不會炸散開來,聚變能持續進行。氫的同位素,氘、氚,是常用的聚變原料,它們的混合氣體,必須在超過1億度高溫環境下,才能產生大規模反應。這樣高的溫度,原子中的電子和原子核分開,獨立運動,形成等離子體?煽睾司圩,需要將這團氣體約束在高溫環境中,太陽靠引力約束,那么人類呢?用容器裝嗎?問題是,這樣的容器該用什么材料制造?1億度的高溫,任何材料也無法承受。

                  早期的科學家嘗試了很多方案,仿星器,箍縮機、磁鏡等。很遺憾,這些裝置工作不穩定,實驗效果不理想。為了約束高溫等離子體,政府需要投入更多的錢,建造更精密的設備。50年代,美國投入巨額資金,啟動“舍伍德工程”,希望成為聚變研究的領頭羊,但這被英國搶了先,他們的ZETA聚變裝置取得重大突破。ZETA的投資比“舍伍德工程”少得多,這下美國人臉上掛不住了,不讓英國發布實驗成功的消息。兩國媒體相互拱火,英國《觀察家報》說:這是羨慕嫉妒恨!都~約時報》說:不對,我們不可能比你差。后來,美國迫于外界壓力,允許英國人發表相關數據,結果,專家驗證后發現,這次實驗并沒有成功。這期間,各國實驗都沒什么進展,政府不愿意再多投錢,研究經費減少。1958年,科學家們在日內瓦開了個會,大家合計合計,看看有什么更好的核聚變方案。蘇聯科學家薩哈羅夫提出的“托卡馬克”概念,走進大眾視野!巴锌R克”,俄語意思“環狀磁容器”,這個裝置類似汽車輪胎,中空的,尺寸比輪胎大得多。在強磁場作用下,高溫等離子體懸浮起來,被約束在環狀腔體內,不接觸設備內壁。蘇聯人剛拿出該裝置時,西方國家覺得這是騙人的玩意兒,就憑他們那點技術,能實現可控核聚變? 1969年,英國科學家跑到莫斯科查看,結果發現,這個方案是真的有效的。歐美各國知道消息后,一哄而上,紛紛建造起托卡馬克。1982年,美國搞出了TFTR,1983年,歐洲弄出了JET,1985年,日本研制出JT-60。三套設備中,聚變產生的能量已經接近外界輸入的能量,好比做生意,收入等于支出,不賺不虧。要是聚變能量再大點,就能支持發電了。怎么做才能實現呢?建造更大的托卡馬克。更大意味著更多的投資,單個國家無法承擔,于是就有了“國際熱核聚變實驗堆(ITER)”計劃。

                  1985年,項目啟動,當時僅有四個國家參與,分別是:美國、蘇聯、歐共體、日本。新組織獨立于聯合國原子能委員會。所謂的“國際”項目,實際上是排他的,只有強國才能玩得起。其他國家要想加入也行,只能以這某個成員國的“小伙伴”身份加入。加拿大是以歐共體小伙伴身份參加的。當時,中國經濟、技術落后,沒人肯帶我們。項目討論了近十年,到1996年預算才出來了,至少一百億美元。美國一看,立馬退出。在這上面燒這么多錢,肯定影響國內聚變研究。而且國會要照顧石油利益集團,不會輕易撥款支持新能源。俄羅斯也有難處,經濟出現問題,靠賣石油續命,對合作計劃不上心。日本股市、房市泡沫破裂,出這么多錢,心疼。只剩下歐盟自己吆喝了,項目一直沒有實質進展。

                  花開兩朵,各表一枝。自上世紀70年代起,中國就開始研究托卡馬克裝置了。只是當時受技術和資金制約,建造規模很小,沒有實力參加“國際熱核聚變實驗堆”項目。后來,蘇聯解體,莫斯科庫爾恰托夫研究所寫信給中國,愿意贈送超導托克馬克裝置T-7。庫爾恰托夫研究所前身,蘇聯科學院原子能研究所,世界上第一座原子能核電站,在這里設計的。1979年,該所建造了T-7,剛建好不久,蘇聯又搞出了一個更大的T-15,所以T-7一直閑置著吃灰了。俄國人為什么送給我們?往大了說,可控核聚變涉及全人類利益,各國都會有合作,贈送舊設備很正常。往實際上說,蘇聯剛解體,俄羅斯沒有多余的錢修理維護。當然我們也沒白拿,以物易物,據說回贈了他們兩車皮羽絨服。隨后T-7被拆解運往中國。整套設備非常舊,跟垃圾堆里撿的一樣。經過重新設計、改造,1994年,建成HT-7超導托卡馬克,也被叫作“合肥超環”。中國掌握了超導托卡馬克技術,成為第四個擁有此類裝置的國家,前面三個分別是俄羅斯、日本、法國。在新設備上,中國科學家做了很多實驗,讓等離子體中心電子溫度達到1200萬度,并維持到400秒,打破法國人的記錄。HT-7平臺,培養了一批工程師,為后來建造“東方超環(EAST)”奠定基礎!昂戏食h”上很多零件從俄羅斯進口,壞了,還得請俄羅斯專家修理,核心技術并沒有百分百國產化。后來,我們在這方面下了苦功夫,做了很多關鍵技術。等到了“東方超環”的時候,絕大部分部件都實現了國產。中國的聚變研究在世界舞臺嶄露頭角,“國際熱核聚變實驗堆”項目也有了中國的身影。2002年,歐盟、日本、俄羅斯經過協商,歡迎中國參加。之后,美國宣布重新加入,韓國、印度也被拉進來。

                  實驗堆建造任務怎么劃分的呢?歐盟承擔46%,剩下的6家,各自承擔9%。計劃的挺好,結果實行起來,又出問題了。法日兩國圍繞選址的問題爭執不下 。法國人提議,地址選在馬賽附近的卡達拉舍,那里氣候條件好,有現成的研究設施。日本人認為,青森縣六所村最合適,靠近港口,離美軍基地近,他們還表示愿意承擔項目30%的費用。美國政府表面上態度中立,都是盟友,不能拉偏架。俄羅斯希望和歐洲搞好關系,支持法國。此時,中國的態度就很關鍵了。日本代表團私下承諾,如果中國科學家支持日本,項目建成后,日本出讓10%的高層職位。中國專家拒絕了,理由是:青森縣地震頻發,美軍基地發生過誤射導彈的事情。后來,日本政府做出了讓步,同意場址選在法國,但提出了幾個條件:歐盟承擔一半建設費用,卡達拉舍總部的20%工作崗位提供給日方,工程建造合同盡量給日本公司!皣H熱核聚變實驗堆”項目,原計劃持續35年,前10年建設反應堆,中間20年操作實驗,最后5年拆除反應堆。從2006年七個成員共同簽署協議算起,已經過去了14年,工程還沒完工,為什么?項目太龐大,困難超出了最初預期,導致工期一拖再拖。參與的國家多,各有利益訴求,相互扯皮。雖然中國按照進度,保質保量完成任務,可其他幾家不給力。最后法國急了,再拖延下去,黃花菜都涼了。于是2019年,由中核集團牽頭,成立中法聯合體,和原來的項目組織方簽訂協議,實驗堆核心部件的生產與安裝交給中國。之后,工程建設速度立馬加快。今年5月,中方完成杜瓦底座安裝。這個1200噸的大家伙就相當于樓房的地基,托卡馬克裝置所有重要設備都要放在上面。中國可控核聚變技術的進步,也引發了某些國家的擔心。ITER項目中,其他6個參與方,甚至一度討論把中國踢出去?上,如今沒有中國的支持,ITER工程無法繼續。以前,歐美禁運聚變實驗設備,現在,“中國制造”卻成了主力。2007年,中科院的“東方超環”建成后,各國科學家紛紛要求參與試驗。這幾年,每次試驗,都有100多個外國專家前來觀摩。

                  中國作為負責任大國,沒有推卸國際責任,努力讓ITER項目趕上日程,計劃2025年完工。這也要其他成員共同協作,如果再扯皮,估計又要往后拖。不過,我們不會把雞蛋放在同一個籃子里。2017年,中國決定建造自己的聚變工程試驗堆(CFETR),體積與“國際熱核反應堆”相當,借鑒了前者的很多技術,計劃2035年建成,并進行大規?茖W實驗。一切順利的話,到2050年,中國將建設聚變商業示范堆,制造人類終極能源。目前,全球技術最先進的托卡馬克包括: 法國的Tore-Supra、俄羅斯的T-15、日本的JT-60U、中國的EAST,但這僅是實驗裝置,主要用作研究,而“中國聚變工程實驗堆(CFETR)”是將研究推向實用化?梢岳斫鉃,前者是模型火車,后者是高鐵。未來,如果有一盞燈能被聚變點亮,這盞燈一定是在中國。

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                      4
                      龍公子
                      2020/8/6 21:19:15

                      網友回復

                      左箭頭-小圖標

                      4樓 煤氣和大米b
                      氫容易逃逸地球,如果大規模使用,最終地球會干涸
                      12樓 新高峰
                      氫的同位素,初中化學上就有講,海水中有大量的氫同位素,氕氘氚。人類幾億年也用不完。
                      嗯,是的

                      2020/8/7 22:50:28
                      左箭頭-小圖標

                      6樓 中日絕不友好
                      為什么說是“終極能源”?難道說 以后不可能有其他形式的能源了?
                      9樓 翔龍公子
                      世界是物質的——從某種程度上來講,所謂能源,就是能被人類利用的物質能量各種狀態之間的轉換過程;而在這些能源中,已知最穩定、最持久且最不受各種物理環境制約的就是核能
                      10樓 中日絕不友好
                      那也不能說“終極”吧
                      在某種程上,可以說是:“終極”

                      2020/8/7 22:49:47
                      左箭頭-小圖標

                      11樓 仰望軍空
                      按網絡上的幾級文明來看,能利用好核聚能也只能算是一級文明的終極了,以后的發展還有很多的新形式的,因為凡事都在不斷的發展的,不過這是好事。能在能源方面領先全世界,那也必然會在更多的方面創造出更多的領先。
                      嗯嗯,贊同

                      2020/8/7 22:46:47
                      左箭頭-小圖標

                      4樓 煤氣和大米b
                      氫容易逃逸地球,如果大規模使用,最終地球會干涸
                      氫的同位素,初中化學上就有講,海水中有大量的氫同位素,氕氘氚。人類幾億年也用不完。

                      2020/8/7 19:07:13
                      左箭頭-小圖標

                      按網絡上的幾級文明來看,能利用好核聚能也只能算是一級文明的終極了,以后的發展還有很多的新形式的,因為凡事都在不斷的發展的,不過這是好事。能在能源方面領先全世界,那也必然會在更多的方面創造出更多的領先。

                      2020/8/7 15:25:08
                      左箭頭-小圖標

                      6樓 中日絕不友好
                      為什么說是“終極能源”?難道說 以后不可能有其他形式的能源了?
                      9樓 翔龍公子
                      世界是物質的——從某種程度上來講,所謂能源,就是能被人類利用的物質能量各種狀態之間的轉換過程;而在這些能源中,已知最穩定、最持久且最不受各種物理環境制約的就是核能
                      那也不能說“終極”吧

                      2020/8/7 14:23:11
                      左箭頭-小圖標

                      6樓 中日絕不友好
                      為什么說是“終極能源”?難道說 以后不可能有其他形式的能源了?
                      世界是物質的——從某種程度上來講,所謂能源,就是能被人類利用的物質能量各種狀態之間的轉換過程;而在這些能源中,已知最穩定、最持久且最不受各種物理環境制約的就是核能

                      2020/8/7 13:38:13
                      • 軍銜:陸軍上尉
                      • 軍號:93042
                      • 工分:53521
                      左箭頭-小圖標

                      30年后不管成不成,牦牛皮先吹出去。!

                      2020/8/7 13:31:44
                      左箭頭-小圖標

                      5樓 煤氣和大米b
                      短期最有希望是風電
                      美國多狂風,可以好好搞風電

                      2020/8/7 13:28:31
                      左箭頭-小圖標

                      為什么說是“終極能源”?難道說 以后不可能有其他形式的能源了?

                      2020/8/7 11:29:15
                      左箭頭-小圖標

                      短期最有希望是風電

                      2020/8/7 0:02:53
                      左箭頭-小圖標

                      氫容易逃逸地球,如果大規模使用,最終地球會干涸

                      2020/8/7 0:01:18
                      左箭頭-小圖標

                      用氫做能源,可能性為0

                      2020/8/6 23:59:43
                      左箭頭-小圖標

                      這是必然的,估計中國的有關項目建成運營時,外國的那個有關項目恐怕都未必能完成建造

                      2020/8/6 22:35:11

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