受控核聚變在中國 |
送交者: 北辰 2003年06月02日18:52:43 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
實現受控聚變的途徑目前有兩個:一是磁約束,另一個是慣性約束。而自然界的聚變通常發生在恆星內部,是引力約束。人類實現的第一次人工受控聚變就是氫彈。然而除了用於戰爭殺人之外,氫彈所釋放的巨大能量還不能被人類和平利用。但和平利用聚變能,為人類造福,在氫彈爆炸成功之後,就成了物理學們的心願 在磁約束聚變方面,蘇聯人功不可沒:現在前景最看好的聚變裝置(Tokamak)綯是蘇聯人發明的。隨着蘇聯的解體,俄國人在聚變方面的影響力大大降低。目前世界上正在運行的幾個主要裝置都不在俄國,而是在美國、日本和歐洲。與這些發達國家相比,中國在磁約束聚變方面的研究要落後不少。但由於政府日漸重視國家的遠景能源,現在對聚變研究的投資力度正在加大。位於合肥的等離子體物理研究所正在興建一台超導Tokamak,名為HT-7U(Hefei Tokamak –7 Upgrade)。 X這個計劃屬於中國科學院大科學工程,國家為此將投資1億多元RMB。該TokamaT的建成,將使中國擁有世界第三大超導Tokamak,將使中國在磁約束聚變方面礣研究跨上一個新台階。國內另一個從事磁約束聚變研究的主力軍是位於樂山的T南物理研究院,該研究院屬於核工業總公司。那裡有一台Tokamak,名叫“環罷器2號”(HL-2),裝置的規模與合肥現有的差不多。其它還有一些小的研究裝置, X如位於北京物理研究所的CT-6B(中國第一台Tokamak就誕生在該所,CT意為中筎Tokamak),位於中國科學技術大學的KT-5C(意為科大Tokamak)。值得一提的是T中國科大的研究小組於2000年在Phys. Rev. Lett.上發表了他們在等離子體物理研究所的HT-6M上完成的實驗的結果。這是國內磁約束聚變實驗結果首次在PhyTRev. Lett.上。 慣性約束聚變是利用高功率的激光束或粒子束輻照聚變燃料,聚變燃料被壓縮T高溫高(5千萬度以上)密度(600g/cm^3)發生聚變。由於這個過程與氫彈有相似T處,慣性約束聚變研究從一開始就是處於保密狀態。也由於慣性約束聚變與氫T有關,幾個核大國在二十世紀60年代就開始了各自的研究。1994年,美國PLawrence Livermore National Laboratory解密了他們在90年代以前的實驗結果。X值得國人自豪的是,中國是開始這方面研究的最早的國家之一:已故傑出的核T理學家王淦昌院士在1964年就提出了激光聚變的設想。然而限於中國的國力,T管起步不晚,我們在這種大科學工程方面的研究不可避免地還是走在了別人的T面。中國進行慣性約束聚變的主要力量有兩個:一是位於四川綿陽的中國工程T理研究院,另一個是位於上海的上海光學與精密機械研究所。目前,中國最大T激光聚變裝置“神光II”號(8kJ/1ns/1μm/8束)就位於上海,另外一台小型的T光裝置“星光II”(150J/1ns/0.35μm/1束)則位於綿陽。從裝置的規模來看,T國要落後世界最高水平20年左右。儘管如此,中國人在激光聚變的很多領域,T其是技術領域還是做出了很多值得稱道的工作:如已故鄧錫銘院士在1980年代T期發明的一種光束均勻化技術已經被國際認可,被稱為“上海法”或“鄧法”T山東大學生長出大口徑的非線性光學晶體(KDP);Nd玻璃的大批量生產,等等這些關鍵技術的突破,無疑為增強中國的綜合國力做出了貢獻。中國計劃在綿T建造更大的激光裝置“神光III”,儘管它的規模比美國目前在建的 NIF(National Igniton Facility)仍然要小許多,但通過“神光III”的建設中國必定會在大口徑光學加工、大口徑電子光學系統方面的技術力量和技術儲T得到極大的加強,而且必然會帶動一批相關產業的發展。 實現受控聚變是一個比登月還要困難得多的科學工程。這個科學工程從二十世T50年啟動,到現在人們還沒有建立起一個可用於發電的聚變反應堆。我相信,T着中國的不斷發展,國力的不斷加強,中國人一定會在這個領域為人類做出更T的貢獻。 寫在後面的話 寫了一點關於國內聚變研究的狀況,很是膚淺。國內現在普遍是一種急功近利T心態,雖然科學論文發表了很多(中國大陸在過去的20年裡被SCI收錄的論文增T了19.5倍),但真正有影響的不多(國家自然科學一等獎常年空缺)。這也是方諸子打假受人稱讚同時又受到一部份人憎恨的大背景。我從事與慣性約束聚變相T的研究,痛感自己從事的是世界“落後”水平的研究工作。和同事們談論起來T每每也感覺到科研體制和科研管理種的種種不合理。儘管有種種的不如人意,T還是有許多人在埋頭苦幹。以KDP晶體為例,美國人也能長這種晶體,十分耗時。 X蘇聯解體後,美國把前蘇聯的專家挖走,使他們的晶體生長速度提高十倍。中T本來沒有掌握大口徑KDP晶體的生長技術,“神光II”上要使用8對KDP晶體,礣由於美國政府禁運,不能到貨。然而山東大學終於掌握了這一關鍵技術,生長出來的KDP晶體據說有一人多高。這樣類似的例子也很多。正是許許多多這些人臫向在於揭露黑暗面,我們在這裡常常看到的是醜陋的東西,也許有人就此感到T淡。儘管有這樣或那樣不光彩的事常常發生,但大家也要看到,中國的科學事T正在以前所未有的速度發展。 |
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