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中國核聚變技術突破 2050盼"人造太陽"來發電

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合肥市的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置。 © 照片: Hefei Institutes of Physical Science, CAS

法新社合肥消息稱,中國科學家在合肥市東部建造一座外形有如巨型漢堡的核聚變反應堆,可將等離子體加熱到攝氏一億度,凸顯北京方面決心掌控清潔能源技術的核心,並希望到2050年能建成一座功能齊全的核聚變發電站。


報道稱,位於中國安徽合肥市的先進全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(簡稱“EAST”,中文名為“東方超環”),由於其產生的熱量和能量,有時被稱為“人工太陽”。最近,該裝置成功把燒熱到攝氏1億度的等離子體約束到了創紀錄的100多秒鐘。而攝氏一億度是太陽核心溫度的6倍。如此令人難以置信的溫度對於實現可持續核聚變反應至關重要。核聚變反應此後有望成為取之不盡、用之不竭的能源。

據參與該項目的中國官員宋運濤(音譯)表示說:“我們希望通過這一裝置擴大國際合作,並為人類未來使用核聚變能源做出中國的貢獻。”他補充說,中國還打算建造一個獨立的核聚變反應堆,到本世紀中葉(2040-2050)可以開始進行商業發電。

法新社指出,EAST是國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)計畫的一部分。ITER旨在證明核聚變發電的可行性。這個由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國出資和運營的項目,現正在法國南部建設中。它將整合EAST和其他項目的研究成果。宋運濤亦認為“核聚變不是一個國家可以單獨完成的事,和ITER一樣,世界各地的人們需要在這方面共同努力。”

核聚變雖被認為是能量的聖杯,是太陽的源動力。但是維持地獄高溫並將其包含在抗性材料中等條件極其困難,又異常昂貴,在項目啟動12年後,ITER的預算估計接近200億歐元。2017年時,ITER的總負責人Bernard Bigot接受中國官媒新華社提問時曾評估指,中國政府對核聚變的研究“非常積極”。

法新社報道稱,在合肥,反應堆位於混凝土結構內,通過電纜和管道連接到纏繞的測量裝置和其他設備,這種設計會喚起自行車車輪的輻條。其實,核聚變研究並不新鮮。 根據ITER的說法,英國的Jet項目是迄今為止最大,最強大的托卡馬克(tokamak)。

“在歐洲、美國、日本和韓國建造了其他一些磁性密閉室,其中一些已經停止服務,有些時後,總體結果比EAST更好。”ITER中國高級工程師吳松濤(音譯)這麼告訴法新社。他說:“只有在機器的核心區域,EAST達到了1億度,核心外的溫度要低得多”, “這些參數與ITER的預期相差甚遠。”也就是說,中國在核聚變方面的技術能力仍落後於發達國家。但安徽的試驗凸顯中國科技的快速發展及其實現更多目標的承諾。吳松濤還指出,中國的能力“在過去20年裡發展迅速,尤其是在趕上ITER快車之後”。

據悉,正在法國西南部小城Saint-Paul-lès-Durance建造中的反應堆將比其前輩大十倍,且加熱溫度可達到攝氏1.5億度。第一次測試預計得等到2025年。

另一方面,中媒報道則強調,中國物理學家能夠利用強大的磁場來實現“人造太陽”這一目標,這種磁場可以使氫氣懸浮在反應室內。全超導托卡馬克大科學裝置EAST是世界上最先進的磁性預留系統,是許多現代聚變反應堆設計的基礎。憑藉這種“人造太陽”,中國在競相使用先進核技術爭奪無限能源的國家中,取得優勢地位。