【“人造太陽”是怎樣升起的?】 人造太陽
發(fā)布時(shí)間:2020-02-18 來源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:
50毫秒!雖然放電時(shí)間不到1秒,卻使人們進(jìn)一步看到了通過核聚變解決能源問題的希望。 從2006年9月28日起的第一輪放電,到2007年1月15日起的第二輪放電,我國新一代“人造太陽”――全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST),以不爭的建設(shè)、運(yùn)行業(yè)績向世人表明:中國人在核聚變實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域站到了世界前沿。
一個(gè)沒有人做過的全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置,一門最前沿的基礎(chǔ)科學(xué)……人們不禁要問:“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置是怎樣在中國升起的?“人造太陽”真會(huì)解決這個(gè)星球面臨的能源問題嗎?
實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電,成為人類的夢想
太陽是通過內(nèi)部的核聚變不斷輻射熱量和能量的。 面對人類能源危機(jī),人們將希望的目光寄托在可控?zé)岷司圩兩稀?
上世紀(jì)50年代起,人類開始研究核聚變,研制成功氫彈?刂坪司圩儴D―讓核聚變產(chǎn)生的能量得到約束,溫柔平和地長期釋放――實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電,成為人類的夢想。
一些發(fā)達(dá)國家紛紛興建“托卡馬克”裝置――構(gòu)造一個(gè)形如中空面包圈的環(huán)形磁容器,利用強(qiáng)磁場約束帶電粒子,將聚變原料加熱到上億攝氏度高溫,實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。我國也在上世紀(jì)70至90年代在合肥、成都等地興建了數(shù)座托卡馬克裝置,進(jìn)行核聚變實(shí)驗(yàn)研究。
然而,由于技術(shù)局限,全球現(xiàn)有“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置放電的時(shí)間很短,最長只有4分鐘。人們寄希望于全超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用,這種技術(shù)可以使等離子體穩(wěn)定運(yùn)行也就是放電的時(shí)間進(jìn)一步延長到16分鐘。
上世紀(jì)末期,美國、日本、印度等國家開始研制全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。我國從1998年起,也將這一項(xiàng)目列為“九五”期間6大科學(xué)工程之一,加緊在合肥部署和研制。
“我們的部件,現(xiàn)在比俄羅斯的還有競爭力”
國際上沒有一個(gè)國家研制過全超導(dǎo)托卡馬克裝置。經(jīng)驗(yàn)匱乏、資料缺乏,加上經(jīng)費(fèi)不足、建設(shè)工期較短……中國科學(xué)院等離子體研究所EAST團(tuán)隊(duì)成立之初,就面臨巨大的困難和挑戰(zhàn)。
“聽說我們要用2000萬美元建造全超導(dǎo)核聚變裝置,國外沒有人相信,認(rèn)為中國人只是在嘴上說說而已!边h(yuǎn)離合肥市區(qū)的科學(xué)島上,回想當(dāng)年,等離子體研究所副所長武松濤記憶猶新。
在借鑒一些現(xiàn)有國際方案和已有先進(jìn)國家的相關(guān)材料的同時(shí),中國科學(xué)家決定自主設(shè)計(jì)方案,自主研制一些關(guān)鍵器件,走一條“省錢的路”。
在國外,類似實(shí)驗(yàn)裝置的相關(guān)部件主要由工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)。EAST工程所需部件大都是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,而我國工業(yè)界力量相對較弱,中科院等離子體研究所設(shè)立了上百人的研制中心,自主加工制作關(guān)鍵部件。
絕緣子是EAST裝置的核心部件。1998年武松濤和同事去俄羅斯考察,想買幾百個(gè)這種如同圓珠筆大小的部件,對方一報(bào)價(jià):一個(gè)1400美元。“一兩個(gè)狠狠心就買了,但這么多,就太貴了!蔽渌蓾ба溃骸拔也恍胚@個(gè)東西自己做不成!”
回國后,31歲的潘皖江博士帶領(lǐng)一個(gè)小組從基礎(chǔ)原理、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)做起。在超低溫下,部件動(dòng)輒非裂即碎。失敗了一次又一次,歷時(shí)三年終于在2000年研制成功!拔覀兊牟考F(xiàn)在比俄羅斯的還有競爭力!
導(dǎo)體研制、磁體研制、精密加工、絕緣處理……一個(gè)個(gè)難關(guān)相繼被攻破。這些技術(shù)不僅解決了EAST裝置的難題,還可以輻射到其他工業(yè)領(lǐng)域。
約束帶電粒子的強(qiáng)磁場,是通過超導(dǎo)導(dǎo)體中的強(qiáng)大電流產(chǎn)生的,而低溫是維持材料超導(dǎo)性的先決條件。科學(xué)家經(jīng)過努力,成功地將EAST200多噸冷制部件的溫度降到了零下269攝氏度。“2004年,印度自己研制的托卡馬克裝置降到60多攝氏度,就降不下去了!表(xiàng)目總工程師翁佩德說。
預(yù)計(jì)2008年建成的韓國類似裝置已耗資3.5億美元,同樣項(xiàng)目在美國需要5.7億美元。
8年時(shí)間、2億元人民幣、56項(xiàng)具有自主產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)――主要依靠自己的力量,中國科學(xué)家不僅建成世界上第一個(gè)全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置,而且實(shí)現(xiàn)連續(xù)成功放電,以高效率創(chuàng)造了令世人驚異的成績。
“以前無人理睬,現(xiàn)在國際重要的聚變大會(huì)競相邀請,成了VIP(貴賓);以前只能是張貼報(bào)告,頂多是口頭報(bào)告,現(xiàn)在是邀請報(bào)告!眹H學(xué)術(shù)會(huì)議上“待遇”的轉(zhuǎn)變,讓武松濤感觸良多。
“對世界聚變研究產(chǎn)生重要影響的先進(jìn)科學(xué)設(shè)備”、“世界上第一個(gè)同時(shí)具有全超導(dǎo)磁體和主動(dòng)冷卻結(jié)構(gòu)的托卡馬克”,一系列評價(jià)接踵而至。“EAST將在未來10年內(nèi)保持世界先進(jìn)水平!泵绹四軐<疑w瑞?杰克遜博士說。
在我國率先建成第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克后,日本計(jì)劃參照我國的方法將現(xiàn)有裝置改造成全超導(dǎo)裝置;美國由于諸多因素,取消了原有計(jì)劃……
相關(guān)熱詞搜索:是怎樣 升起 太陽 “人造太陽”是怎樣升起的? 人造太陽是怎樣升起的 早晨太陽升起的圖片
熱點(diǎn)文章閱讀