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[科普知识] 新一代“人造太阳”在成都装机 挑战200000000℃高温

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发表于 2019-6-7 10:07 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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核聚变产生能量与太阳发光发热的原理相似,因此在地球上以探索清洁能源为目的的可控核聚变研究装置也被人们称为“人造太阳”。

昨日(6月5日)下午,在中核集团核工业西南物理研究院(核西物院)中国环流器二号M(HL-2M)装置建设现场,继该装置主机线圈系统交付之后,中核集团、东方电气集团、华西集团三方代表共同点亮启动球,由此拉开中国新一代“人造太阳”装置总体安装序幕。

完成国家任务 等离子体将超2亿度

据了解,主机线圈系统是该装置主机的核心部件之一,由东方电气集团东方电机有限公司(东方电机)制造,其中心柱的研制是整个线圈系统最具挑战性的任务,线圈中心柱由20组环向场线圈中心段组件和中心螺旋管线圈装配而成,总体重量约90吨。中心柱制造难度大,工艺精度要求极高,高冲击载荷条件下运行寿命要求不低于10万次,在国内尚属首次,没有现成的工艺和设备借鉴。

核西物院和东方电机发挥科研创新与高端制造的能力和水平,艰难攻关,取得多项关键技术的重大突破,设计制造国内最大尺寸、最大重量的中心柱,合力完成这一项国家任务,为开展堆芯级聚变等离子体物理实验和关键技术研究提供强力保障。

据了解,之后装置总体安装工作将由华西集团四川省工业设备安装公司接棒。

中国环流器二号M装置,规模大、参数高,采用了更先进的结构与控制方式,有望将等离子体电流从我国现有装置的1兆安培提高到3兆安培,等离子体温度将超过2亿度。

核聚变“烧”什么?氢、氘、氚……

据核西物院中国环流器二号M装置总工程师杨青巍介绍,随着全世界核聚变科研的发展,科学家们发现等离子体还有很多秘密有待揭示。而作为高参数实验级核聚变装置,中国环流器二号M装置就承担着深化人们对等离子体认识的重任。

他说,中国环流器二号M装置以氢、氘气体为“燃料”,通过把它们注入装置并击穿、“打碎”产生近堆芯级别的等离子体,来模拟核聚变反应。而未来真正成熟、能够投入生产使用的核聚变堆则会使用氘、氚进行反应。氘-氚反应会产生中子,被水吸收。下一步才可能将水中的热量导出发电。

说到这,杨青巍提到国际热核聚变实验堆(ITER)计划。他指出,位于法国南部的ITER计划装置与中国环流器二号M装置在定位上不同,前者规模属于堆级,将进行的正是氘-氚反应的实验。而它的任务是直接为以后核聚变发电站的可行性进行验证。

2006年,中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯及美国七方共30多个国家共同启动国际热核聚变实验堆计划,也称ITER计划,是目前规模最大的国际大科学工程计划之一。是为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划,目的是建造托卡马克型聚变实验堆。

其中,中国承担了9%的研发任务,覆盖了ITER的部分核心部件研发。目前,中国的采购包不管是研发的进度还是完成的质量,都走在世界的前列。

一旦出现杂质 反应立刻停止

为什么核聚变被视作安全的清洁能源?杨青巍表示,之所以说核聚变具有“固有安全性”,原因有二。首先,核裂变燃料棒本身能够发生反应,控制不住进入超临界状态就会出现福岛核电站核泄漏这样的事故。而托卡马克装置所进行的核聚变反应条件非常苛刻,杨青巍解释道:“如果装置中的磁约束不够好造成等离子体碰壁,一旦高温烧蚀装置出现杂质,反应的条件马上就不具备,马上就不能再发生反应了。”

同时,核聚变可以有效避免核废料处理的问题。“我们一般把燃烧完了的核燃料叫作乏燃料。”杨青巍告诉记者,例如核裂变使用的铀235,在反应过程中会裂变成很多不同的、比它轻的同位素元素,这些元素有极强的放射性,对人类来说极具威胁。这些乏燃料的衰变期可能长达万年。“现在的处理方法是把乏燃料深埋到怎么地震都不会翻出来的、几千米深的沙漠地下。而使用氢、氘反应的核聚变,反应后只会产生没有放射性的氦。”杨青巍说。(实习记者 曾那迦 综合报道)

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 楼主| 发表于 2019-6-7 10:10 超大游击队员 | 显示全部楼层
是时候甩开ITER一群猪队友单干了
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发表于 2019-6-7 10:17 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re.新一代“人造太阳”在成都装机 挑战200000000℃高温

真人造太阳
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发表于 2019-6-7 13:26 超大游击队员 | 显示全部楼层
等离子体的密度能达到要求吗?
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发表于 2019-6-7 13:46 | 显示全部楼层
氘氚核聚变说成清洁能源是有问题的。稻川反应除了产生氦核以外有高能中子,其实氘氚聚变产生的主要能量都在这个中子中。在氘氚堆中,聚变中子因为无法控制,所以整个包层都会受到高能中子辐照,一方面会导致材料的损害,重要的是会产生大量的次生放射性物质。这些放射性物质很多也是长衰变周期的。氘氦3受到重视就是因为氘氦3反应产生的质子可以被磁场约束,让它到特定的地方回收,麻烦小多了。
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发表于 2019-6-7 15:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
印度这种搅屎棍是谁邀请进来的
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发表于 2019-6-7 16:04 超大游击队员 | 显示全部楼层
GoodSpeed 发表于 2019-6-7 13:46
氘氚核聚变说成清洁能源是有问题的。稻川反应除了产生氦核以外有高能中子,其实氘氚聚变产生的主要能量都在 ...

氘氦3反应条件按公式比氘氚高10倍氘氘要100倍,HL-2M磁体的磁场强度好像还不如中科院给ITER造的,一直觉得应该在增加气压方面也上上心,比如用这几年研制出来的20、30几体的超导磁体弄个小号的实验堆看看能不能大幅提高气压。不过我看我们国家现在的聚变堆路线目标好像就是30年内氘氚堆的商业化,现在好像就是在修修补补完善细节。
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发表于 2019-6-7 16:07 超大游击队员 | 显示全部楼层
小新人 发表于 2019-6-7 16:04
氘氦3反应条件按公式比氘氚高10倍氘氘要100倍,HL-2M磁体的磁场强度好像还不如中科院给ITER造的,一直觉 ...

三十年?2050年,倒是希望能见到那一天。
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发表于 2019-6-7 16:08 | 显示全部楼层
还是托卡马克?仿星器现在进展如何?
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头像被屏蔽
发表于 2019-6-7 16:26 | 显示全部楼层
让我想到了戴拿奥特曼的移动要塞不能上浮那一集...
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发表于 2019-6-7 18:55 超大游击队员 | 显示全部楼层
KV8 发表于 2019-6-7 15:06
印度这种搅屎棍是谁邀请进来的

iter是国际合作项目,投钱就会有活儿干
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发表于 2019-6-7 20:26 超大游击队员 | 显示全部楼层
惘然若失 发表于 2019-6-7 16:08
还是托卡马克?仿星器现在进展如何?

依然是去年11月份的测试结果
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发表于 2019-6-7 21:34 | 显示全部楼层

RE: 新一代“人造太阳”在成都装机 挑战200000000℃高温

小新人 发表于 2019-6-7 16:04
氘氦3反应条件按公式比氘氚高10倍氘氘要100倍,HL-2M磁体的磁场强度好像还不如中科院给ITER造的,一直觉 ...

聚变点火三重积,氘氚是最低的,其次氘氦3的是它的10倍。氘氘反应更高。HL-2M是等离子体实验装置,主要是用于等离子体加热,约束和等离子体形状控制方面的实验。主要是为ITER和今后自己的实验堆积累这方面的经验。我没有记错的话换流器2M是国内唯一的D型截面的实验装置。合肥所的EAST在约束时间方面做得很好了,西物院的HL-2M大概主要在提高等离子温度和等离子体位型控制方面做实验。
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发表于 2019-6-7 22:18 | 显示全部楼层
可控核聚变这事,感觉国内现在是打算把所有理论全试一遍?
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发表于 2019-6-7 22:33 超大游击队员 | 显示全部楼层
yzsz266 发表于 2019-6-7 22:18
可控核聚变这事,感觉国内现在是打算把所有理论全试一遍?

不知道那块云彩有雨,只能挨个试一遍。
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发表于 2019-6-8 00:29 超大游击队员 | 显示全部楼层
这个不是合肥这个吗?那合肥这个,怎么办,是合肥的升级版吗?
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发表于 2019-6-8 02:13 | 显示全部楼层

RE: 新一代“人造太阳”在成都装机 挑战200000000℃高温

jin19831216 发表于 2019-6-8 00:29
这个不是合肥这个吗?那合肥这个,怎么办,是合肥的升级版吗?

不是一个类型的装置
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发表于 2019-6-8 13:51 超大游击队员 | 显示全部楼层
yzsz266 发表于 2019-6-7 22:18
可控核聚变这事,感觉国内现在是打算把所有理论全试一遍?

太空环境也建一个试试,太空有利于长时间维持超导状态
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发表于 2019-6-8 15:17 | 显示全部楼层
氘、氚核聚变不是褐矮星的聚变反应吗?在自然中氘、氚核聚变的效率可比不上太阳等恒星的氢聚变啊,褐矮星发出光可比红矮星都要弱的多,可想而知氘、氚核聚变效率有多低了
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发表于 2019-6-8 22:12 超大游击队员 | 显示全部楼层
空天防御军 发表于 2019-6-8 15:17
氘、氚核聚变不是褐矮星的聚变反应吗?在自然中氘、氚核聚变的效率可比不上太阳等恒星的氢聚变啊,褐矮星发 ...

褐矮星是太小没有核聚变的气态星球
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发表于 2019-6-9 07:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
仿星器这条路也要走走看丫
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