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全球最大核聚變項目完工度已達65%

發布時間:2019/8/20 14:13:25     作者:     來源:本站

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7月23日,全球最大的核聚變反應堆項目實現了一個“里程碑”式的成就——低溫恒溫器成功交付,進入安裝狀態。現在整個項目已經完成了65%,距離項目成為“第一等離子體”還有6年半的時間。這個位于法國南部的跨國項目“國際熱核聚變實驗堆”(ITER)是目前全球規模最大、影響最深…

7月23日,全球最大的核聚變反應堆項目實現了一個“里程碑”式的成就——低溫恒溫器成功交付,進入安裝狀態。現在整個項目已經完成了65%,距離項目成為“第一等離子體”還有6年半的時間。

這個位于法國南部的跨國項目“國際熱核聚變實驗堆”(ITER)是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一,其進度一直飽受關注。

項目將在2025年底正式啟動

7月23日在法國南部核聚變項目現場,各界要員們出席了部件交接儀式。ITER項目是一項實驗,旨在達到核能發展的下一個階段,作為產生無排放電力的一種手段。近期,該工程正在安裝低溫恒溫器底座和下氣缸,這將為托卡馬克(一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器)的安裝鋪平道路。托卡馬克的技術設計選擇了能夠容納超熱等離子體聚變堆芯的核磁場。

“ITER低溫恒溫器由印度制造,體積為16000立方米。”ITER官員在一份聲明中說。“其直徑和高度都接近30米,重3850噸。由于體積龐大,恒溫器被分為4個部分:底座、下筒體、上筒體和上蓋。”

據了解,現在整個項目已經完成了65%。項目發言人薩比娜·格里菲斯說,全球首個商業規模的核聚變反應堆項目將在2025年底正式啟動,但完全啟動該設施至少需要十年的時間。格里菲斯說:“第一批等離子體的啟動時間已經設定好,我們將在2025年12月按下按鈕。但我們還需要10年的時間才能完成氘-氚的全部操作。”

核聚變的優勢

當前的核電反應堆采用的均為裂變反應。其原理是用中子去撞擊較大的原子,迫使其溢出兩個較小的原子——也稱為裂變產物。這個過程釋放了額外的中子,可以引發連鎖反應。當每個原子分裂時,釋放出巨大的能量。由于易于引發和控制,鈾和钚是最常用于核反應堆的元素。反應堆中的裂變反應釋放的能量將水加熱成蒸汽,帶動渦輪機產生無碳電力。

聚變反應與裂變相反。當兩個原子一起撞擊形成較重的原子時就會發生融合,就像兩個氫原子融合形成氦原子一樣。這是太陽的工作原理——釋放出的巨大能量比裂變要大幾倍。該過程也不會產生高放射性的裂變產物,優勢更明顯。由于該過程需要巨大的壓力和溫度,這種條件很難長時間創造并維持。

目前,35個國家正在通力合作ITER,力求把核聚變的力量帶給大眾。

更多組件正在匯集

實現受控的核聚變反應,其產生的凈能量十分讓人期待。在商業規模上,這被視為應對氣候變化的一個潛在解決方案。核聚變能源將消除對化石燃料的需求,解決可再生能源固有的間歇性和可靠性問題。這種能量將在沒有危險的輻射量的情況下產生,優勢明顯大于核裂變發電。

有關人士表示,ITER核聚變反應堆將成為有史以來最復雜的機械裝置。它將包含世界上最大的超導磁鐵,這需要產生一個強大的磁場,足以容納等離子體,溫度將達到1.5億攝氏度,大約是太陽中心溫度的十倍。

格里菲斯在一封電子郵件中說:“我們將看到第一批主要的托卡馬克部件的到來,比如來自中國的第一個PF線圈、韓國的真空容器部件以及今年秋天第一批來自歐洲和日本的TF線圈。這些零部件就位后,我們將在明年春天正式開始組裝。”據悉,ITER托卡馬克將成為全球最強大的融合設備之一,包含超過100萬個組件、上千萬個零件。設備將產生500兆瓦的核聚變功率,將成為歷史上第一個產生凈能量的融合裝置。

氣候專家的憂慮

為了使本世紀全球氣溫上升不超過1.5攝氏度,國際社會不得不在2030年前將碳排放量減少45%,到本世紀中葉減少至零。但讓人感到焦慮的是,每年的排放量都在增加,速度還在加快:2017年排放增長了1.6%,2018年增長了2.7%,達到歷史最高水平。更重要的是,到2040年,全球能源需求預計將增長27%,即3743百萬噸油當量。因此,清潔、可持續的能源解決方案迫在眉睫。核聚變無疑是符合條件的解決方案。但有氣候專家認為,即使ITER的托卡馬克能夠在2025年前投入運行并在2035年左右全面投入運營,但相比氣候變化速度,時間依然很緊迫。

科研人員在加緊在這一領域的技術研發,不斷取得新的突破,人們距離核聚變這種“取之不盡、用之不竭”的綠色能源越來越近。此外,其他清潔能源技術的迅速普及有望讓“綠色時代”早一些到來。

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