我国将建新式热核能生产装置,既能聚变也能裂变,规模世界最大

#头条创作挑战赛#

我们都知道可控核聚变发电的好处,发电效率高,安全无污染,原料易采集等等,这种技术一旦攻克,那么人类的电能制造将容易得多,因此都认为可控核聚变是解决人类能源问题的终极方式。

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但很多朋友也都知道这样一句话,就是“可控核聚变实际应用的实现距离我们永远有30年时间(也有说20年或50年的)”,意思是虽然可控可控核聚变技术十分被看好,但要实现非常不容易,很多技术问题需要30年的时间攻克,从上世纪50年代可控核聚变概念的提出(苏联科学家阿齐莫维齐等人首先提出磁约束核聚变的方法并发明了托卡马克装置),到如今已经70年了,可控核聚变技术的实现仿佛还遥遥无期,不少人仍然信奉“可控核聚变实现还有30年”这样的话。

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不过这个时间观念可能真的要改一改了,今年9月15日,不少媒体刊文称我国工程物理研究院院士彭先觉在9月9日的一次会议上透露,我国正在计划建造全球最大的热核生产装置,按照彭院士的说法,我国目前已经具备了大规模生产热核能的潜力,可以将其转化到实用阶段了,预计在2025年该装置就会完成所有的建造工作,在2028年会正式开始生产热核能,产出强度为5000万安培的电流,这个强度是美国“Z机”的2.5倍。Z机是美国新墨西哥州桑迪亚国家实验室中的热核研究大装置,开动后可产生35亿度高温或290太瓦的电量——相当于全球发电总量的80倍,但这些电流会在700亿分之一秒内释放。

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不过彭先觉院士所说的我国批准建造的热核能量生产装置和美国的Z机还并不相同,Z机是一种高能脉冲发送器,而我国计划建造的是一台完整的可产出热核能量的机器,可以用来商业化发电的,具体来说它是一种包含了聚变和裂变反应堆结构的混合核能反应堆,叫做Z-FFR聚变堆,反应堆中既有可控核聚变装置也有可控核裂变装置,其工作原理是用聚变为裂变提供中子增值,我们也可以把它看做是核裂变发电向核聚变发电过渡的一种装置。

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可能很多朋友都知道大型氢弹的构造都是其内部有一个小型原子弹,目的是利用原子弹引爆后产生的能量来引爆氢弹,Z-FFR聚变堆仿佛与之相似,但实际上并不相同,因为Z-FFR聚变堆并不是靠核裂变点燃的,还是靠激光脉冲点燃的,核聚变应运行后产生大量能量,同时也产生很多中子,而这些高能中子又可以透过轻水轰击核裂变的铀235、 铀238和钍232燃料,后两者在传统核裂变反应堆中都属于核废料,不会发生核反应提供能量,但是在Z-FFR聚变堆中是可以作为核燃料使用的。

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所以,Z-FFR聚变堆也被认为是我国独创的一种核能聚变和裂变一体化反应堆,其能量的产生和利用都非常高效,不仅如此,实际上它也很安全,因为要想让它关闭,只需要停止激光脉冲,整个装置的核反应就能很快停下来,因为激光脉冲停止核聚变反应将不能进行,也就无法再产生高能中子,核裂变反应堆因为缺少中子的轰击也会停止。

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很显然这是一种比高温气冷堆和钍基熔盐堆等第四代核能发电技术更为先进的一种核能发电装置,同时也代表着核聚变装置的实际使用,这是人类在核能利用及发电技术上的一次重量级创新。彭院士表示:“我们有能力在世界上率先大规模制造热核能这一点,将成为通往人们大量生产此种能源道路上的重要里程碑。”

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放眼全球,还没有哪个国家有计划在2030年实现聚变热核能的规模化生产,只有国际热核聚变反应堆计划在2025年12月首次放电,我国准备建造世界上最大的制造热核能的脉冲装置,并计划在2028年前开始生产聚变热核能,或使我国成为第一个实现核聚变实用化发电的国家,这个实现的时间或只需6年。而在今年的8月23日,《陕西新闻联播》等媒体当天的报道称我国陕西将建成首个商用可控聚变堆,明年将制造1700万摄氏度的高温。其由陕西星环聚能科技有限公司实施,多个国有和私营大企业参与其中,该项目位于西安市高陵区西安经济技术开发区北方智造园区的一期实验基地,工程已于今年6月6日正式破土动工,它将验证某个可控核聚变方案,这些都说明我国在可控核聚变领域走在了世界的前列,并且正在加快步伐。

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参考资料:
《俄罗斯卫星通讯社》9月15日文章《中国将建造世界最大的热核能生产装置》
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