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谈人类实现第一次聚变点火

日期:2012-8-1

访哈尔滨工业大学核反应堆工程学副教授 严利明

人类要将核聚变技术用于发电,一方面是依赖可控的核聚变反应,另一方面要使反应所释放的能量大于触发反应所需的能量,这一直是科学界的一道难题。
如今这道难题或许已经找到了解决的公式,世界最大激光器NIF日前在美国加州完成点火试验。就这一试验本报记者采访了哈尔滨工业大学核反应堆工程学副教授严利明。
记者:您是怎样看待NIF完成了点火试验的?
严利明:此核聚变反应堆实验目的有三:第一、军用。点火试验可以提供军事所需数据,研究核武器性能情况,是美国核武器储备管理计划的一部分,保证美国在无需核试验的情况下保持核威力。NIF的核心技术就是核聚变,核聚变技术同样可用于制造氢弹。实际上,美国从未放弃过核试验,只不过以更先进的模拟核试验取代传统的核试验。第二、能源。通过激光聚变产生类似恒星内核的热与力,得到可持续的清洁能源。核聚变是清洁的,只产生短寿命的、低能量的放射性物质。第三、科学。科学家可使用点火装置模拟各种宇宙环境,完成天体物理实验。中国、美国、法国对核聚变领域研究都走在世界的前沿,这次试验的确是历史性的突破,也是目前这个领域的核心技术。
记者:这次点火试验持续时间仅为230亿分之一秒,产生了相当于500万亿瓦特电能的能量,比同瞬间段美国全国电能消耗总和的1000倍还多。您认为此试验的难点有哪些呢?
严利明:NIF主要的技术难点:第一、激光束的产生、激光束能量的物理放大及激光束的持续性问题。现在NIF激光系统向低温靶室只能每隔五小时做一次实验,需要等放大器晶体冷却恢复原来的形状。理论上,聚变反应堆满功率运行,激光器每秒必须发射10次以上。第二、激光仅持续230亿分之一秒,过程极其短暂。全部激光束发射控制时间要同步。第三、精确定位。作为燃料的氢靶丸直径只有两毫米,全部激光束从各个方向极准确地打在球形氢原子靶丸上是很难做到的。
记者:点火试验成功是否有望建立新型核电站,在此过程中会有哪些技术障碍?
严利明:建立新型核电站是可行的,美国现在技术超前,预计20-30年后就可以实现。但最大障碍就是热核聚变堆的能量密度远远大于现有的裂变核反应堆,而时间常数远远小于现有的裂变核反应堆。热核聚变反应堆的可控性,以目前现有技术无法解决。热核聚变反应堆产生的热能交换问题,应该比钠冷快堆、铅合金冷却快堆、熔盐堆更复杂。还有就是热核聚变过程极限高温,材料融化处理问题等。但这种新型核电站有很好的发展前景,NIF的确是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统,用于实验室条件下成功实现了人类历史上的第一次聚变点火。(来源:中国能源报)

 

 
 

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