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有太陽,爲什麽還要人造“太陽”?

來源:新華社 作者:刘菁 徐海涛 陈诺 2021年02月08日 16:42

  萬物生長靠太陽。有沒有可能在地球上造出一個“人造太陽”,它能給人類帶來什麽?春節前夕記者走基層,不僅走進田間地頭、廠礦車間,也走進科技自立自強的大基層,來到建有“人造太陽”大科學裝置的合肥科學島,一探究竟。

  高約11米,直徑約8米,重400余噸,看上去像一個巨大的“罐子”,頂部飄揚著五星紅旗——這就是全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)。EAST是我國“九五”期間立項的國家重大科學工程,由原國家計委在“十五”期間批准開工,“十一五”建成,目標爲人類開發核聚變能源提供重要的工程和物理實驗基礎。

  “EAST是中國自主研發的,世界上第一個全超導磁體、非圓截面托卡馬克實驗裝置,它擁有類似太陽的運行機制,因此又有‘人造太陽’之稱。”中科院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋雲濤說。

  有太陽,爲什麽還要造“人造太陽”?科研人員介紹,因爲煤、石油、天然氣未來有枯竭的危險,還存在一定的環境汙染。而風能、水能、太陽能等新能源又受限于天氣或地理條件等限制,難以滿足需要。

  “可能有人要問,現在不是已經有很多核電站,爲什麽還要造‘人造太陽’?”中科院等離子體物理研究所王騰博士說,目前的核電站采用核裂變反應,所需要的鈾、钚等元素儲量有限,還會産生放射性。而“人造太陽”采用的是核聚變反應,所需的原材料之一氘在地球上儲量巨大,幾乎取之不竭、用之不盡。

  據測算,1升海水中含有的氘,核聚變反應後可以産生300升汽油燃燒的能量,生成物也沒有危害。因此,核聚變能源被認爲是理想的“終極能源”。

  未來如果實現了“人造太陽”,能帶來哪些改變?王騰說,改變可能主要有三個方面:首先是能源危機迎刃而解,能源價格將非常低廉,一些因能耗限制而難以開展的活動比如海水淡化、星際航天等,可以大規模開展,進而帶來生産、生活的巨大進步。

  其次,核聚變的産物爲氦和中子,不排放有害氣體,地球上的溫室效應、酸雨、霧霾將大幅減輕乃至消失,生態環境得到改善。

  第三,核聚變能源的原料從海水中就能獲得,人類因能源問題引發的爭端將大爲減少,地球會變得更和平。

  走進EAST控制大廳,記者注意到總控大屏幕上記錄著已開展的核聚變實驗次數:96914次。

  十幾年來,合計超過10000人次的中外科研工作者,在這個大科學裝置上合力沖擊“人造太陽”的夢想,先後實現了穩定的101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行、電子溫度1億攝氏度20秒等離子體運行等國際重大突破,也使中國站到了世界核聚變能源研究的最前沿。

  這個春節,很多科研人員不休息,將持續對EAST主機進行升級改造,爲進一步提高實驗目標做准備。今年,他們將挑戰400秒高約束等離子體、芯部電子溫度1億攝氏度、100秒長脈沖等離子體等新目標。

  “人類研究可控核聚變已超過半世紀,一代代科研人員一步步攻克技術難關,希望能早日實現‘終極能源’這個偉大目標!”王騰說。

(責編:鄢妮)