当前位置:核电首页 » 核电技术 » 正文

核融合出现新转折 无限干净能源有望实现

放大字体  缩小字体 中国核电网  | 发表于:2017-01-24 | 来源:科技谷
  在一个正在努力戒掉对石化燃料的上瘾、并且满足日益成长的能源需求的世界中,有一种技术在发展中,几乎听起来太好以至于不能成真,那就是核融合(nuclear fusion)。

  如果做得到的话,核融合动力会以接近无限的燃料来源,来提供非常大量的干净能源,以及差不多是零碳排放;那是如果做得到的话。不过世界上有一些研究团队花上数十亿美元,来确保可以做到核融合。

  去年2月,文德尔施泰因7-X (Wendelstein 7-X)设备正式启用,开始了核融合能源研究的新单元。

  这是在德国格赖夫斯瓦尔德市(Greifswald)建造的一座价值10亿欧元(14亿澳币,10.6亿美元)的实验性核融合反应炉,用来测试一个名为仿星器(stellarator)的反应炉设计。

  计划到2021年左右,将能够持续运转达30分钟;对核融合反应炉来说,这是一项纪录。这是展示未来核融合发电厂基本特点的重要一步:连续运转。

  但是文德尔施泰因7-X反应炉不是唯一的反应炉。法国南部正在建造一座国际热核融合实验反应炉(ITER),是价值200亿美元(267亿澳币)的实验性核融合反应炉,使用一种名为叫做托卡马克(tokamak)的不同设计。

  然而,即使文德尔施泰因7-X反应炉和国际热核融合实验反应炉采用不同的设计,这两项计划是互补的,而且在一座反应炉的创新,很可能转移成最终运转的核融合发电厂。

  核融合能源试图复制为太阳提供动力的反应。在太阳里的两个非常轻的原子,例如氢或氦,融合在一起。

  所得到的融合原子最终比原来的两个原子稍微轻一点,而根据爱因斯坦公式E = mc2,质量差被转换为能量。

  困难之处在于激发两个原子融合时,需要加热到摄氏几百万度。

  含有这种过热燃料是不容易的,因此,它被转变成热离子气体,电浆。电浆可以被包含在磁场内,所以不会真的接触到内部的反应炉。

  仿星器设计是造成文德尔施泰因7-X反应炉特别有趣的原因。它有一个嵌入在磁瓶内的真空室,由一个70个超导磁线圈的系统所组成。这些超导磁线圈产生强大的磁场来约束热电浆。

  仿星器和托卡马克是作为调查核融合动力的两种超环面(甜甜圈形状)的磁约束装置。

  在这些实验中,强大的超环面(或环状)磁场产生磁瓶,来约束电浆。

  然而,为了使电浆在甜甜圈形状的真空室中有很好的约束,磁场需要有一个转折。在托卡马克反应炉里,例如国际热核融合实验反应炉,电浆中的大电流产生所需要的转折路径。

  然而,大电流可以迫使'转折点(kink)'不稳定性,能够造成电浆变得支离破碎。

  如果电浆是支离破碎的话,反应炉需要充满气体来熄灭电浆,并防止破坏实验。

  在仿星器中,磁场中的转折是藉由扭转整座机器本身来产生。这会移除大的超环面电流,并且使得电浆从本质上更稳定。

  在磁线圈的工程复杂性和降低的约束所产生的费用,意味着电浆不太容易被包含在磁泡(magnetic bubble)内。

  尽管文德尔施泰因7-X反应炉和国际热核融合实验反应炉采用不同的方式,大部分的底层技术是相同的。

  它们都是超环面超导机器,而且都使用外部加热系统,例如无线电频率和中性粒子束注入来加热电浆,并且很多的电浆诊断技术是共同的。

  在发电厂,氢的重同位素(氘和氚)融合形成了氦,并伴随着一个精力充沛的中子。

  虽然氦被包含在电浆内,但是中子具有中性电荷,并且射进围绕电浆的'毯子(blanket)'里。这会加热毯子,结果驱动产生电力的蒸汽涡轮机。

  横跨核融合功率的一个共同特点是,需要开发出能够承受由核融合反应所产生的高热和快速中子的材料。

  不管设计如何,核融合反应炉的第一道墙是必须在整个寿命期间,承受来自高能粒子的大量轰击。

  在这个阶段,还太早来说国际热核融合实验反应炉使用的托卡马克设计,或是文德尔施泰因7-X反应炉使用的仿星器,哪一个更适合于商业用的核融合发电厂。

  但是文德尔施泰因7-X反应炉研究运作的开始不仅有助于决定哪种技术可能是最好的追求,而且会为任何未来的核融合实验,贡献出宝贵的知识,而且或许有一天成为真正的能量革命。


 
 
[ 文章搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

[责任编辑:cp029]

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与本网无关。本网所转载的内容,其版权均由原作者和资料提供方所拥有!如因作品版权问题需要处理,请与我们联络。新闻投稿 新闻投稿

本文链接:http://np.chinapower.com.cn/tech/ 转载请注明

 

 
热门图文
编辑推荐
点击排行榜
经营性网站备案 可信网站 网站荣誉 违法和不良信息举报中心