几乎取之不尽的能源 - ITER 聚变等离子体将在真空中悬浮

几乎取之不尽的能源 - ITER 聚变等离子体将在真空中悬浮

ITER 聚变反应堆有望在 2035 年在地球上制造出“人造太阳”。它可以通过聚合氢原子核开发用之不竭的能源。真空是触发和控制核聚变不可或缺的条件。
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当氢原子转化为氦原子时,会释放出巨大的能量。此过程不会产生温室气体或长期放射性废物。中子轰击仅在该系统的某些金属部件中产生极小的放射性,也很容易通过技术手段控制。

这是人类能源问题的终极解决方案吗?

成功地利用此能源可以一举解决人类面临的一些最紧迫问题,很多国家都正在参与此项目:欧盟和瑞士、美国、中国、韩国、日本、俄罗斯和印度共同努力,开展罕见的全球合作。在一个如今看似非常遥远的时代,由苏联前总统米哈伊尔•戈尔巴乔夫(Mikhail Gorbachev)和美国前总统罗纳德•里根(Ronald Reagan)发起了本项目。ITER(在拉丁语中意为"道路")的建造地位于法国南部的卡达拉舍(Cadarache)。

核聚变为太阳提供着源源不断的能量。在地球上,发生核聚变反应的温度须达到 1500 万摄氏度,甚至比太阳系的中心恒星——太阳的核心温度还要高。地球上没有任何物质可以承受如此高的温度,因此核聚变物质——氢氦等离子体——需要被一个极强的磁场悬浮起来。核聚变反应要在真空室中进行。项目完成后,它将是世界上最大的反应堆。它由 9 个 500 吨的分段构成。

真空室分段中的泄漏检测

在组装之前,它们将被检测是否存在泄漏。这也在真空下进行。Busch 普旭为 ITER 提供两台强大的真空泵用于测试。未来,需要大量功能强劲的真空发生器为整个真空室抽真空。该反应堆预计将于 2025 年完工,之后将开始试运行。计划于 2035 年开始运行自给自足的核聚变反应。

用来悬浮热等离子体的超强磁场由超导线圈产生。超导线圈需要冷却到接近绝对零度。为了保持此极端温度,它们要放置在一个低温恒温器——直径为 29 米的隔离真空室中。

当两个原子核聚合时,会释放出巨大的能量。这是因为初始原子核的质量大于所产生的原子核的质量,包括释放出的中子。它基于爱因斯坦的质能方程 – E=m⋅c2 – 我们知道能量本质上就是质量。聚变反应引起的质量损失对应释放出来的能量。

在地球上,这些反应可以通过氢同位素氘和氚来完美实现。当两者聚合时,会形成一个氦原子核,释放出一个中子。一克燃料可以产生 90,000 千瓦时的能量。这相当于 11 吨煤燃烧所释放的能量。海水中含有氘,几乎取之不尽、用之不竭。锂也能用来生产氘,而且地球上锂的含量非常丰富。


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