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全球受控核聚變研究進展和中國的領先地位(原創):
送交者: 力挽狂瀾 2016年05月10日18:53:47 於 [軍事天地] 發送悄悄話

    受控核聚變研究,是件不得了的大事,而新浪“深度”那篇相關文章,沒講清此事的來龍去脈,還有不少知識上的硬傷。除了我提到的把熱核材料氘和氚誤寫成氕、氘(一字之差,謬之千里),這小編還說“核聚變反應將在中國人手中變成現實”。其實核聚變反應不早就實現了嘛,氫彈就是。目前全世界都在攻關的,叫“受控核聚變”。這個“受控”二字,意義和難度都比不受控的大多了。


    受控核聚變,幾乎可以一勞永逸地解決人類的能源問題。不僅是這小編所說的核材料安全問題,更主要是這核材料幾乎取之不竭,產生的能量又遠超目前的受控核裂變。比如說,每公升海水裡含0.03克的氘,而它在熱核反應中產生的能量相當於300升汽油。所以,這項研究的意義,在於它可能帶來人類生產力發展方面的一次重大革命,它決不是高溫氣冷反應堆和快堆之類的核裂變技術改進所能相比的,甚至無法用第幾代核電技術來描述。哪個國家搞出了這個,將在未來發展中占領極為有利的地位。


    但這個受控核聚變實在是太難了!目前世界頂級的實驗裝置,也就做到維持幾百秒而已。它離實用還差着十萬八千里,這小編說只需十年,我看二十年都很難完成,三十年都算運氣的。


    因此研究受控核聚變,等於是為三十年後才能見效的項目砸下驚人的巨額資金。我們先看看全世界有幾個國家都做到這點:


    托卡馬克裝置確實是俄羅斯早在上世紀五十年代就發明了的。托卡馬克(TOKAMAK)這詞本來就是俄語“環形、真空、磁、線圈”的縮寫,顧名思義就是以這種原理製造出巨大的螺旋型磁場,將裝置內的等離子體加熱到極高溫度,從而實現受控核聚變。世界主要科技強國都毫無疑問地積極研製這種裝置,並紛紛推出自己的試驗項目。八十年代時德國人在其ASDEX項目上率先實現了受約束放電。美國的TFTR項目和日本的JT60項目都取得了不俗的進展,與後來居上的歐洲環型加速器項目(JET)並列為此領域世界三強。但這種項目實力太耗費金錢和時間了,即使美日這樣的經濟和科技強國,也難以單獨完成如此宏大的工程,所以後續就有點玩不動了。毛子在蘇聯解體後就更別提了,這實在超過其國力所能支撐範圍。


    中國從七十年代開始重視研究托卡馬克,中科院物理所、等離子所、核工業西南物理所和中科大等分別做過一些小型托卡馬克裝置,積累了經驗,培養了隊伍。蘇聯解體給中國研製中型托卡馬克的機會,等離子所的一些老專家千辛萬苦湊了40個車皮價值400萬人民幣的生活物資,從餓得前心貼後背的毛子同行那裡換回了那台超導托卡馬克T7裝置。但那個裝置的狀態根本不堪試驗之用,於是這些老專家花了三年多時間,才把它改造成真正的超導托卡馬克裝置HT7,從而讓中國一舉躋身世界四強之列,達到世界先進水平。在此基礎上,中國先後在2002年建成中國環流器二號HL2A(西南物理所在前述德國那個ASDEX基礎上改進的),在2006年又建成名震江湖的“東方超環”EAST,後者是世界上第一台全超導的托卡馬克裝置EAST,從此中國躍居此領域領先地位。


    世界受控核聚變研究的基本格局,此前是歐洲與中國競爭,現在正變成全世界(含中國)與中國競爭!


    歐洲列強聯手搞的那個歐洲環形加速器項目(JET),曾代表這個領域最高水平。它創造的紀錄是保持等離子體4秒鐘,而且輸出功率還不及輸入的大(16MW比24MW)。


    然後就是中國的EAST,目前已經做到2000-4000度高溫保持400秒。


    再接着就是世界各國聯手打造的國際熱核聚變實驗反應堆ITER。這個耗資上百億歐元的宏大工程吸引了歐盟、美國、日本、中國、俄羅斯、印度和韓國參與,其中歐盟貢獻費用45%左右,其他六方各掏9%左右,地點選在法國。其目標,是以50MW的輸入獲得500MW的輸出,並且要持續400到600秒。


    ITER的規模和水平要超過土鱉的EAST(大出約四倍),只是它還在建設中,估計2020年出電就不錯了。而在此之前,土鱉的EAST依然可以傲視群雄,並且經改造後準備衝擊1億度+1000秒的紀錄!這是個全世界科學家和工程師仰望已久的高峰,做到這個指標,才有可能實現可持續的受控核聚變。我殷切地期待在2020年前的某一天,CCTV新聞里傳來中國在EAST實現這一歷史性突破的好消息。


    然而土鱉的雄心還遠不只這些!更為宏偉的中國聚變工程實驗堆(CFETR)將於2020年開建,預計2026年即可出電,2030年徹底建成。這,可是百萬千瓦級的工程實驗堆,有可能讓中國成為世界上首個實現核聚變發電的國家。


    這個格局,是不是有點像空間站?國際合作有一個,但土鱉單獨有一個。不過與中國未參與國際空間站項目不同的是,那個ITER項目,可是中國積極參與的。雖然出資不到一成(出人也是一成),但那個ITER的許多設計利益於EAST的經驗,而且許多重大核心設備是採購自中國的。比如超導線圈,毛子開出白菜價,而中國開價比日本的還貴,但還是中標了,因為土鱉的貨色更好,沒辦法,質優就得高價。前段網上曾傳,土鱉報怨在ITER項目遭歧視,比如參與科學家較少和不讓進核心研發環節等,而ITER方心不迭地避遙。要說西方歷來有點瞧不起中國,也不願中國取得核心技術,這種心態是哪兒都有的,但要論這個具體的領域,想歧視中國,只怕他們沒那個本錢!


    中國為何既參與唯一的國際合作項目,又自己單幹一票呢?怕在合作中得不到核心技術是一方面,另外我個人猜測,中方也很可能擔心這個歐洲主導的萬國牌項目被扯皮耽誤了進度。因此,土鱉選擇了腳踩兩隻船。不就是多花點錢嘛,為這麼重大意義的項目,值!


    至於受控核聚變何時能大規模商業應用?也許要等到2050年之後,但你只要記住一點,不管哪一天實現,那第一個做到這點並一舉擺脫能源瓶頸的國家,最可能就是中國!


    別問我為什麼上帝偏偏選擇了中國,根子上的事,自己去想。。。

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