人类能像驾驭裂变反应那样,建造一种专门的装置——热核反应堆,来驾驭聚变反应吗?
大家知道,燃烧任何一种燃料,首先得把燃料用火点着,火点着了,燃料才能持续燃烧下去。对于热核燃料,情况也是如此,首先需要找到一种缓和的而不是激烈爆炸的“点火”方式,把热核燃料“点着”,并使“燃烧”产生的热量大于损失的热量,这样,这种“燃烧”才能在有控制的条件下持续进行。这就是受控热核聚变。
引发核聚变比引发核裂变困难得多,就像点燃一块煤要比点燃一根火柴困难得多一样。
在几千万乃至上亿摄氏度的高温下,原子中带正电的原子核和带负电的电子早已充分电离,形成所谓的等离子体。如何产生上亿度高温的等离子体,如何把这种等离子体保存在有限空间内并维持一定长的时间,以便让热核反应能够充分地进行,这就是受控热核聚变研究的中心课题。
从1952年开始,国外已着手研究受控热核聚变。40多年来,进展虽然缓慢,但是从未停步,现在世界上有很多国家在研究受控热核聚变,试验装置达数百台,结构类型已有几十种,并且正在向大型化的方向发展。
美国、前苏联、日本、欧洲共同体等都已经建成大型的托卡马克装置,并基本上达到了聚变“点火”的要求。(www.xing528.com)
1986年,美国普林斯顿大学的巨型托卡克马聚变试验装置就曾获得2亿摄氏度的创纪录的高温。1988年底,前苏联“托卡马克15”热核试验装置启动成功,获得高温等离子体的温度也超过了1亿摄氏度。1991年11月8日和9日,欧洲14国的科学家在目前世界上最大的欧洲联合托卡·马克装置上进行实验,首次以氘和氚为燃料,获得了前所未有的1.8兆瓦(1800千瓦)受控热核聚变功率,从而使热核能的和平利用又向前跨进了一大步。近年来科学家又改写了上述记录。
中国是从1958年开始进行受控核聚变研究的,一年以后就建成了第一个小型实验装置。现在,我们已经拥有中小型实验装置20多台,最大的一台“中国环流器一号”早在1984年就安装完毕,并在以后的试验研究中取得了可喜的成绩。此外,我们还制成了超导托卡马克装置,并在探索其他途径,特别在激光核聚变方面取得了重要进展。
科学家们说,实现受控热核聚变的3个必要条件,如今已分别达到,只可惜还没有同时达到,再加上耗资巨大,花样太多,一国承担不起,所以需要多国携手合作。现在国际上已经组成“受控热核试验集团”,决定实施联合建造热核反应堆的计划,并打算建成一座“国际热核试验反应堆”,以便进行更大规模的合作研究。
科学技术,特别是超导技术的进步,将加快受控热核聚变的实现。而一旦受控热核聚变得以成功,那么浩瀚的大海就将成为人类万世取用不竭的“热核库”,长期以来困扰人类社会的能源问题也将最终得到解决。
科学家预计,2005年将建成受控热核聚变的工程实验堆,2030年会有示范堆投入运行;至于大规模的应用,即商用堆的发展,那将是21世纪中期以后的事情了。
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