基于可控核聚变的能源发电有望在2040年左右实现

  • 中国网
  • 2021-04-30 16:18:10

自从人类进入工业化时代以来,能源问题就一直是困扰世界发展的难题之一。煤、石油、天然气这些化石燃料不仅储量有限,而且会给地球环境造成严重污染,甚至引发全球气候变暖。因此,寻找一种清洁、安全、储量丰富的能源就成为人类数百年来孜孜以求的梦想。如今这一梦想正在中国科学家的努力下慢慢变为现实。

4月底,中科院合肥物质科学研究院研制的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)即将完成改造升级。EAST是利用可控核聚变反应产生电能的实验装置,因其具有类似太阳的运行机制,所以又被称为“人造太阳”。改造完成后,EAST将挑战在1亿摄氏度的超高温下发电100秒的世界纪录。如获成功,将不仅标志着我国在可控核聚变领域跻身世界最前列,也预示着人类有望在不远的将来一劳永逸地解决能源问题。

核能由于高效和燃料成本低廉获得了广泛的应用。世界上现有的核电站都是利用放射性物质的核裂变来发电的。但是其最大的缺点是可能对周围环境产生放射性污染,并且核反应堆一旦失控还会引发灾难性后果。1986年的切尔诺贝利核电站事故造成9.3万人患癌死亡,前苏联15万平方公里的地区受到严重污染,专家估计彻底消除该事故的后遗症约需800年。但是EAST所利用的核聚变反应则不需要放射性物质,因此也不会产生放射性污染。更值得一提的是,核聚变的原料氘和氚广泛存在于海水之中,取之不尽用之不竭。据专家介绍,一升海能量水通过核聚变所产生的相当于300升汽油,地球全部海水中蕴含的能量足够人类使用上百亿年。

正是因为可控核聚变技术是一项功在当代、利在千秋的伟业,中国从建国之初就极其重视对该领域的探索。早在1955年,钱三强等科学家便提议开展中国的“可控热核反应”研究,这与当时国际核物理学界对核聚变的关注几乎是同步的。1984年,我国自主设计、建造、运行的“人造太阳”环流器一号(HL-1)建成;1995年我国第一个超导托卡马克装置HT-7在合肥建成;2002年我国建成第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号 A(HL-2A);2006年,世界上第一个全超导托卡马克装置东方超环(EAST)首次等离子体放电成功……这一系列成就让我国的核聚变研究从无到有、从弱到强,逐渐走在了世界的前列。

2007年,我国加入了国际热核聚变实验堆(ITER)计划。ITER是由世界上30多个国家共同合作的大型工程计划,目的是通过建造反应堆级的核聚变装置,把“人造太阳”的梦想变为现实。在此计划中,我国承担了ITER10%的采购包,并争取到了其中最重要的核心设备“超导磁体”的安装工程。这标志着我国在核聚变的国际舞台上有了更大的话语权。

中国之所以数十年如一日在核聚变领域坚持投入与研究,是因为中国始终以人类命运共同体的理念为指引,主动履行负责任大国的使命与担当,不断为解决人类问题提供中国智慧与中国方案。在今年的全国两会上,“碳达峰”与“碳中和”首次被写入政府工作报告。实现“双碳”目标时间紧、任务重,要求我国必须在未来调整能源结构,推动构建以绿色、低碳能源为主导的新型消费能源体系。而中国“人造太阳”的日渐完善和成熟必将为中国履行“双碳”承诺增添强大的助力。

据专家预测,基于可控核聚变的能源发电有望在2040年左右实现。我们衷心祝愿,即将挑战世界纪录的EAST,会成为人类获得永续清洁能源道路上一座重要里程碑。

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