国际热核聚变实验堆计划巨型环磁交付完成 明年启动实验

科技动态 2024-07-03 08:47 阅读:8

7月2日消息,历经20年,国际热核聚变实验堆计划的巨型环形磁铁终于完成设计和交付。根据ITER官方发布的消息,19个巨型线圈都已运抵法国南部,为这个巨型核聚变项目的首次等离子体实验铺平了道路。

ITER是一个由35个国家合作建造的托卡马克项目,旨在测试核聚变作为能源的可行性。托卡马克是一个甜甜圈形状的容器,内部会产生巨大的螺旋型磁场,通过聚变反应燃烧等离子体来产生能量。

核聚变是指两个或两个以上轻原子的原子核结合形成一个新的原子核的反应,在这个过程中释放出大量能量。这与核裂变不同,后者通过分裂重原子核释放能量并产生放射性废物。核聚变自然发生在恒星内部,为恒星提供能量,但在地球上却无法自然发生。然而,物理学家和工程师可以在实验室中使用托卡马克装置或激光实现核聚变。虽然听起来很简单,但真正的难点在于如何实现核聚变反应,使其产生的能量超过引发反应所需的能量,理论上这将能够提供无限的能源。

托卡马克通过磁铁来控制和约束等离子体。ITER的环形磁场线圈将被冷却到零下269摄氏度,使其成为超导体。这些17米高的线圈将围绕在装有等离子体的甜甜圈形状真空容器周围,使ITER科学家能够控制真空容器内的聚变反应。

ITER实验堆将比其他任何托卡马克装置都要大,其中央螺线管磁铁由6个110吨重的磁铁模块组成。整个托卡马克装置的重量将达到惊人的23000吨,磁体产生的磁场将比地球磁场强30万倍。等离子体将被加热到1.5亿摄氏度,是太阳核心温度的10倍。根据上个月在第34届ITER理事会上提出的新基准,ITER预计将于明年启动首次等离子体实验,第一次聚变反应计划在2035年进行。更新后的具体时间表将在本周三的新闻发布会上公布。

ITER项目由前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国前总统里根于1985年首次提出,但项目直到2005年才最终确定。近20年后,托卡马克装置仍未投入实验。据报道,ITER的成本自启动以来已经增长了四倍,最近估计项目耗资超过220亿美元。技术缺陷和新冠疫情都导致了项目的延迟。

人们老生常谈的是,核聚变能成为能源永远是50年之后的事情。它似乎总是超越了当前的技术,人们总是被告知“这次会不一样”。ITER项目的目的是验证核聚变能源的技术可行性,但重点并不在于经济可行性。对于人类来说,经济可行性是另一个棘手问题。核聚变发电不仅要成为一种技术上可行的能源,还要成为能并入电网的能源。

核聚变被视为能源物理学的圣杯,是结束人类对化石燃料依赖的一种方式。但它不会很快到来,不足以解决当前日益恶化的气候危机。换句话说,即使ITER项目在工程方面取得了重大突破,也只是解决了问题的一部分。正如美国国家点火装置在2022年在技术上实现反应产生的能量大于促使反应发生的能量那样,人类离实现聚变能源越来越近了,但还有很长的路要走。

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