核反应堆ITER 人类在生产清洁能源方面的巨大飞跃

国际热核聚变实验反应堆的模型[ITER]
国际热核聚变实验反应堆的模型[ITER]

萨埃利·默罕默德·埃里比-半岛网

最近一周,位于法国南部的世界最大核聚变反应堆——国际热核聚变实验反应堆(ITER)的第一部分组装进程已启动,人类历史上最伟大的技术项目进入完工阶段。

该阶段被认为是建筑工程开始15年后的关键时期,未来该设施将用于产生清洁且永不枯竭的能源。

反应堆冷却剂基座的安置花费了两天的时间,这是一个重1250吨的厚钢舱,将作为之后容纳反应堆其他主要部件的巨大金属容器的底座。

小太阳梦

ITER项目旨在建造一个与太阳和其他恒星通过结合轻化学元素(例如氢)形成较重元素产生能量的方式相同的核反应堆。

与目前通过分解铀和钚等重元素而产生能量的核裂变反应堆相比,核聚变反应堆除了产生的能量要大几十倍之外,不会对环境和生物产生任何放射性或有害物质。

第一个“托卡马克”组合反应堆是由苏联科学家安德烈·德米特里耶维奇·萨哈罗夫和伊戈尔·叶夫根耶维奇·塔姆设计。

核聚变反应堆中心的立体图[ITER]
ITER核聚变反应堆的基本原理为,将氢或其他轻元素的同位素在高温、高压和高密度的条件下去除原子核外的电子,之后将其原子核结合成质量较大的新核,反应的同时会释放出巨大能量。

为了创造类似于恒星中心的条件,核聚变反应堆内部有一个类似于轮胎的环形真空室,而巨大的磁体产生强大磁场,将被加热的等离子体囚禁足够长的时间,以便完成融合并产生能量,之后通过冷却系统将能量从反应堆中转移出去。

此类小型实验反应堆已建成,证明核聚变是可能的,而ITER将是第一个能够产生超出其运行所需能量的反应堆。

科学家估计,巨型核聚变反应堆能够产生其运转所需能量的十倍。

与时间赛跑

然而,建造诸如ITER之类的核聚变反应堆需要强大技术和材料,以提供进行核聚变反应的合适条件,例如太阳中心,除了有非常高的压力外,其温度超过1500万度。

自上世纪90年代初以来, 35个国家参与了这一技术大厦的建造,其中包括欧盟国家、美国、瑞士、俄罗斯、中国、韩国、日本和印度等国。随着时间的推移,该项目庞大且不断膨胀的预算已超过450亿美元。

该项目的关注者估计,目前反应堆的完成率超过70%,而世界各地成千上万的工厂正在努力制造种类超过1000万种、高度精密的不同规格部件,这些部件将像组装一个巨型“乐高”一样组合在一起。其中有18个巨大的金属线圈,重320吨,它们将在反应堆真空室周围形成一个世界上最大的磁场。

ITER团队争分夺秒地争取在2021年底之前完成核聚变反应堆所有主要部分的组建,以便在预定运行日期2025年12月之前开始实验。

安装冷却剂基座的反应堆孔[ITER]
如果一切顺利,如果到2035年,第一座使用核聚变的试验发电厂无法准备就绪,这意味着在本世纪中叶之前将不可能再建造用来生产能源的实验反应堆。

专家表示,尽管该项目从一开始就面临巨大障碍,且进展缓慢,但它正在稳步推进。

核聚变是不依赖化石燃料或对环境有害的传统核能,昼夜不停产生大量电能的唯一环保方式。

来源 : 美国媒体 + 英国媒体

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