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[民用核能] 中国可控核聚变讨论帖,EAST 实现400秒连续放电

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qiugb 发表于 2018-6-9 21:25 | 显示全部楼层
宋云涛:今年的目标是将电子温度提高到1亿摄氏度


  5月15日早晨8∶30,在绿树成阴的合肥科学岛上,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所东方超环(EAST)控制大厅,一间小会议室里挤满了人,新一轮高约束模等离子体放电实验正在进行。
  托卡马克就像一个不断发光发热的“人造小太阳”,让原料——氘、氚原子核发生核聚变反应释放能量的关键要素便是温度、电流和稳态运行的时间。等离子体所常务副所长宋云涛告诉记者:经过前期升级了功率更高的电子回旋加热系统和波与等离子体更好耦合的调试,继2017年破纪录地实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行之后,今年的目标是将电子温度提高到1亿摄氏度。
  不断突破的东方超环(EAST)也吸引了越来越多的国际科研人员前来共享和合作。在实验大厅的不远处,有四辆大型卡车已装车完毕,新一批等离子体所自主研发的导体即将被运往法国国际热核聚变实验堆组织(ITER)。 2003年,中国加入ITER计划,并承担了这个国际上规模最大的全超导大型托卡马克核聚变实验堆的部分设计和建造工作,用9%的投入得到100%的知识产权。这其中,等离子体所承担了中国关于ITER份额近80%的科研任务:极向场变流器电源系统设计及国内集成、超导磁体系统馈线研究、校正场超导线圈制造、超导磁体系统Nb3Sn超导线研制及独立竞标的PF6超导线圈制造等。 2008年,由等离子体所主持承担的ITER高温超导电流引线成为ITER七方中第一个通过测试的ITER原型部件。2018年4月,中国最大的ITER采购包首批变流器系统开始交付ITER。在参与ITER计划期间,等离子体所科研团队还曾推翻了原ITER电源和日本馈线设计方案,并提出被国际专家组认为合理可行的新设计方案,为国家争取了10多亿元人民币收益。等离子体所承担的ITER任务不仅质量高,进度也在七方参与国家中居前列,创造多项第一。ITER组织两任总干事评价“中国在采购包研发生产方面领先于各方”。
  在不断的超越创新中,1978年成立的合肥等离子体所已成为世界核聚变科研领域的制造工厂,向世界发光。

xtal 发表于 2018-6-9 23:45 | 显示全部楼层
实际上,哪怕不发电,能提供廉价的等离子也赚大了。这东西用来处理垃圾变废为宝那是一等一的神器。
DF21 发表于 2018-6-10 07:12 | 显示全部楼层
xtal 发表于 2018-6-9 23:45
实际上,哪怕不发电,能提供链接的等离子也赚大了。这东西用来处理垃圾变废为宝那是一等一的神器。

还有强大的聚变中子流也有用
xtal 发表于 2018-6-10 12:08 | 显示全部楼层
DF21 发表于 2018-6-10 07:12
还有强大的聚变中子流也有用

是啊,用处很大。比如用这个中子流来激发裂变。这个虽然真正发电的是裂变。但是安全性就高的不得了了。
随时可以用停止聚变的办法来停止裂变。停堆的功能可靠性极高。
而且还可以用高能中子流处理裂变堆核废料。让那些放射性废物变成短衰败周期的。
qiugb 发表于 2018-6-10 16:44 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层

这一轮的实验目标是,在10兆瓦以上的加热功率下研究稳态运行模式的关键物和发展相关技术,通过新增加的电子回旋加热系统在一亿度的温度下维持等离子体稳定运行10秒以上


位于合肥市西郊科学岛上的EAST装置。新华社记者杨丁淼摄
新华社合肥5月1日电(记者杨丁淼、马姝瑞)在安徽省合肥市西郊有一座湖心岛,中科院合肥物质科学研究院就坐落于此,这座岛也因此被称为“科学岛”。在科学岛等离子体所,有一座闪闪发亮的巨型圆环,被装在一个约等同于两层楼高的大型装置中。
这是全超导托卡马克核聚变实验装置(简称EAST),其研究的终极目标是让海水中大量存在的氘在高温条件下,像太阳一样发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源。因此,相关装置也被称为“人造太阳”。
英国广播公司(BBC)近日报道称,中国科学家正在引领开发被人们称为“圣杯”的能源,许多国家都想掌握核聚变反应,但从稳定性来说,目前科学岛EAST团队的水平无人能及。去年7月,中国EAST实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行。
在世人眼中,“101.2秒”或许只是一个时间概念,但它却标志着EAST成为世界上首个可以在高约束状态下稳定运行跨越百秒量级的装置。这背后更是整个团队年复一年、日复一日的不懈坚持。
清晨6点半,EAST实验负责人龚先祖就来到办公室开始一天的工作。春节之后,他与200多人的团队为新一轮实验着手准备,多年来龚先祖与他的团队几乎没有过双休日,“实验5月即将开始,必须全力以赴”。
据了解,这一轮的实验目标是,在10兆瓦以上的加热功率下研究稳态运行模式的关键物和发展相关技术,通过新增加的电子回旋加热系统在一亿度的温度下维持等离子体稳定运行10秒以上。太阳核心的温度估算约为1500万摄氏度,去年的实验温度为5000万度,今年相当于提高了一倍,挑战前所未有。
目前国际上现有强度最高的耐高温材料也就几千度,而内部聚变反应的温度要求高达上亿度;此外,氘和氚反应产生的氦要及时排出,实现粒子平衡。所以实验最大的难点就是“热排出”和“粒子排除”问题。
“如果我们把EAST看作一个煤球炉,就是要以耐高温和导热性好的材料做炉膛,然后找到最佳性价比的点火方式并维持,还要通过简易的方法把炉渣顺利地排出来。”龚先祖解释说。
与世界上其他磁约束聚变实验装置一样,EAST的最大意义就是发展和探索适合未来聚变反应堆的稳态等离子体先进运行模式,验证未来聚变反应堆的经济性、可靠性及可持续性。
根据计划,EAST每年要进行两轮实验,由于要避开合肥夏季湿热的环境,实验一般定在每年的4-6月和10-12月进行,这正好和中国几乎所有的大小假期冲突。劳动节、端午节、中秋节、国庆节这些本该休闲放松或是与家人团聚的假期,十几年来,EAST团队很少享受。
除了技术上的难题,核聚变实验还面临高昂的成本,每天仅启动一次反应装置的价格就高达1.5万美元(约9.5万元人民币),这还不算数以百计科学家的工资和反应装置的造价。
在龚先祖的印象中,团队大部分科研人员每天工作时间都在12小时以上,进入实验周期后,每天清晨6点干到第二天凌晨更是常事,“机器一开,就是烧钱,所以必须争分夺秒”。
在一个EAST装置中存在五大极端环境,分别是高真空、超高温、超低温、超强磁场和超大电流。
等离子体反应需要高真空环境,而磁体线圈达到超导需要零下270度的超低温状态,这就是真空和低温两个团队在实验中承担的任务,他们是EAST项目20多个子系统团队的一部分。
与其他团队不同的是,由于真空和低温的状态必须一直维持,这两个系统需要24小时连轴转,因此是三班倒的工作制。
真空团队负责人胡建生研究员告诉记者,“战斗”尚未开始他们得提前一个月进入“战场”做好准备,实验结束其他组已经撤了,他们还要继续维护。
“目前EAST的真空状态已经达到了历史最佳水平,对实验非常期待。”胡建生说。
在龚先祖看来,这种“团结奉献”的精神是一种传承。他清楚地记得,老一辈院士和科研团队艰苦卓绝的奋斗:实验装置和工作条件落后简陋,24小时的连续实验,夜里饿了就吃方便面,困了就抱着军大衣睡会儿。
“他们不仅是在做实验,而是把核聚变作为毕生追求的事业。”龚先祖说。
晚上10点,龚先祖“提前”下班了。这是他1992年加入这个团队以来,26年如一日的生活中,平凡而普通的一天。
bxdfhbh 发表于 2018-6-15 14:50 | 显示全部楼层
xtal 发表于 2018-6-10 12:08
是啊,用处很大。比如用这个中子流来激发裂变。这个虽然真正发电的是裂变。但是安全性就高的不得了了。
...

我听说聚变产生的是快中子,和容器壁反应的概率不算高,中子会向外跑得非常远。而且中子没有方向,往哪里跑的都有。
请问是不是这样?
用贫铀当作核聚变容器第一壁是否可行?
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