印媒:中國“人造太陽”新突破,實現穩定核聚變,技術造福世界

巧蘭聊國際 2023-01-16 00:02:04

綜合印度媒體《歐亞時報》和港媒《南華早報》報道,最近中國的“人造太陽”計劃取得了顯著的突破。據印度媒體稱,中國一直在持續推進“人造太陽”計劃,是爲了獲得能夠“取之不竭”的核聚變能力,目前從事該項目的中國科學家,發現了一種以前未知的等離子體運行模式,可以實現更可靠,更高效,更穩定的核聚變能源生産,將爲國際核聚變合作項目作出巨大貢獻,造福全世界。

據印度媒體稱,中國科學家在全超導托卡馬克核聚變實驗反應堆(也就是咱們通常所說的“人造太陽”或者“東方超環”)上演示了一種被稱爲超Ⅰ模式的突破性新型等離子體運行模式。根據中國科學院合肥物質科學研究所給出的消息,2021年12月,合肥“東方超環”反應堆,在破記錄運行17分鍾後首次發現超Ⅰ模式。這種新發現經過了世界頂級核科學家的嚴格同行評議審查,並在2023年1月6日發表在國際領先期刊《科學進展》上。

印度媒體指出,新的高限制和自組織的超Ⅰ模式體現了“東方超環”的先進性和可靠性,並爲世界和科學家提供了有關如何保持等離子體穩定和長時間運行的新技術,這種破記錄的運行是利用磁場將自由移動的電子和氫離子組成的等離子體氣體加熱到7,000萬攝氏度的高溫,從而成功的在等離子體邊緣和更遠的等離子體中儲存超高能量。根據這項由中國科學家主導的研究,以及其來自美國、歐盟和日本等國的合作者的說法,該研究所進行的進一步測試表明,這種新型的超Ⅰ模式在國際熱核聚變實驗反應堆ITER中具有很大的應用潛力。

目前世界上最大的聚變反應堆——國際熱核聚變實驗反應堆——目前正在法國臨近南部地區制造,負責國際熱核聚變實驗反應堆和等離子體操作的物理學家理查德·皮特斯,據稱也是中國這項科學研究的審稿專家,其表示這項最新的研究成果,對于國際熱核聚變實驗反應堆以及核聚變技術的發展是一項重大突破性成就。皮特斯補充說明,“東方超環”的這一項測試至關重要,因爲這項實驗首次揭示了托卡馬克等離子體可以維持和調節超過1000秒的超長時間持續脈沖——這正是國際熱核聚變實驗反應堆的長期目標之一——現在已經被中國科學家實現了。

皮特斯指出,與超長脈沖操作相關的衆多挑戰,目前顯然已經有相當一部分在中國科學家手中解決了,這對于國際熱核聚變實驗反應堆項目推進是相當有意義的事情——即便“東方超環”試驗設備的尺寸比國際熱核聚變實驗反應堆要小不少,但是其相應的技術仍然是具備通用性的,這讓國際核科學界都感到非常振奮。

這項研究的第一作者,也就是我國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表示,如果我們把核聚變的過程看成是一道閃電,那麽研究人員的目標就是要將盡可能多的閃電聚集到一個“磁籠子”中間,從而形成一個可穩定、持續朝外輸送能量的大型“磁籠體”,並使這些能量爲人類所用。宋雲濤表示,在東方超環上所發現的新等離子體運行模式,使得中國科學家能夠捕獲更多的這類“閃電”,同時使其在較長的時間內維持穩態運行,確保能量輸出效率。

超Ⅰ模式有什麽獨特之處?

核聚變是兩個輕原子核結合成一個較重的原子核並釋放出巨大能量的過程,聚變的同時會釋放出巨大的能量,這也是太陽和恒星能量的來源。科學家的目標,是在地球上重新打造一個“人造太陽”,並希望把整個聚變的過程很好的控制起來,從而讓人類社會能夠獲得一種更新的、更高效的、更環保的能量獲取方式。其中最有前途的路線之一,就是通過“東方超環”或者“國際熱核聚變實驗反應堆”等托卡馬克裝置所實現的可控核聚變。

目前可控核聚變的重要挑戰仍然在于産生高性能等離子體,並將其限制足夠長的時間,以使得氫結合以産生像太陽能一樣的淨功率。來自合肥等離子體物理研究所的劉志宏表示,核聚變科學家使用控制參數(或者叫“模式”)的方式來控制等離子體的狀態,影響等離子體狀態的因素包括有溫度和能量。包括“東方超環”在內的大多數現代托卡馬克裝置主要以高限制模式或者H模式,這項技術也使得國際熱核聚變實驗反應堆這樣的大型核聚變反應堆成爲可能。

H模式首次是1982年在德國的托卡馬克裝置上被檢測到的,H模式在限制等離體方面的效率至少是以前的低限制模式的100倍,不過H模式操作還有一個顯著的缺點,就是它可能會導致等離子體邊緣突然釋放能量並損害附近的材料。爲了避免H模式産生這種損壞,核科學家最近探索出了Ⅰ模式,這是一種改進的高限制模式,其中核聚變能量會通過一種更爲穩定連續的過程來釋放。

但是很快中國科學家就發現與Ⅰ模式相比,一種新發現的模式大大增強了對聚變能量限制的能力,因此這種新發現的模式就獲得了“超級Ⅰ模式”的稱號,簡稱“超Ⅰ模式”。皮特斯指出,由于目前僅在“東方超環”上觀察到超Ⅰ模式,而世界上其他地方的核聚變實驗室還沒有觀察到過這種模式,所以目前還不能完全確定國際熱核聚變實驗反應堆是否一定可以應用這種模式?畢竟國際熱核聚變實驗反應堆雖然類似于“東方超環”,但卻是在更龐大、更高級的場景中運行的。無論如何,“東方超環”的突破性實驗成果,都會爲國際熱核聚變實驗反映對項目提供更充分的操作經驗和技術基礎。

皮特斯說在,在傳統的H模式下,國際熱核聚變實驗反應堆只能達到大約500秒的等離子體持續時間,但是如果應用“東方超環”上發現的這種超Ⅰ模式,那麽國際熱核聚變實驗反應堆等離子體持續時間可能會運行達到超長的3000秒,實現6倍提升。

他還補充說,“東方超環”是世界上第一個全超導磁體托卡馬克核聚變反應實驗性裝置。自從2006年以來,“東方超環”反應堆已經支持在中國國內和全球核聚變科研界進行的數千次實驗,對核聚變理論、實驗技術的發展和人類真正利用核聚變,提供了寶貴的經驗和技術積累,可以說是中國技術造福世界的一大典範。

7 阅读:976

巧蘭聊國際

簡介:感謝大家的關注