@ 2016.02.14 , 11:10
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中国托克马克的102秒,世界热核研究的一大步

良性竞争向来是推动前进的动力。中国EAST托克马克和德国7-X仿星虽然不完全像绿茵场上的梅西对阵C罗,但是这一对的竞争将来有一天点亮的不光是一颗科技树,还有可能是全世界能源。仿星7-X在上上星期成功点火四分之一秒,便上了全世界的头条,现在中国物理科学院的科学家们便施展拳脚,把自己的托克马克坚持了前无古人的102秒。

几十年来,类似中国EAST托克马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)的试验反应堆一直在追求低廉搞笑的能量产出。在这些甜甜圈形状的舱室里,氢气被加温至可以匹敌太阳内核的温度,用强大的磁场来限制产生的等离子体。如果能随心所欲地把等离子气体限制在一个区域,核聚变就能在可控的环境下为人类提供用之不竭的能源。

在这次中国物理科学院的试验中,等离子体加温至5000万开氏度(三倍于太阳内核温度),并且保持了102秒。托克马克或者仿星7-x的原理,说到底就是模仿恒星内部的环境,让氢原子核互相撞击和融合在一起成为氦原子。聚变之后,两个高能量的原子核为了保证新生原子的稳定,会释放出一部分自带的能量来达到一个低能量态(编者注:“早晨起来爬山坡,爬到山坡想唱歌,歌声唱给妹妹听,听完歌声滚下坡”基本描述了这个过程)。这部分释放的能量,单位反应质量远远比裂变释放的能量大。而且由于聚变的条件苛刻,任何的反应堆问题都会导致聚变的停止,所以相比起时时暴走的裂变堆,聚变堆的安全性是可控的。EAST托克马克的目标是维持1亿开氏度的环境1000秒。只有这样持续的可控聚变才有条件。

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图1. 中国的EAST托克马克内部

其实拨开EAST团队闷声发大财的习惯,中国的托克马克在仿星7-X开始建设之前就超过的其四分之一秒的成绩。2013年,EAST团队在报告中说明了持续30秒的细节。这份报告中,科学家们说由于使用了新型磁场线圈和内部涂层,等离子体能很好地在舱室的中间维持,而不会很快飘向舱壁从而瓦解。与此同时,完全不同于托克马克的新设计,即“仿星 ”反应堆被验证可以以全新的方式稳定等离子体。使用这种设计的仿星7-x,用扭曲的内仓和磁场线圈来推动等离子体。非平直的磁场可以在环形中施与离子平稳的作用力,将其稳定在舱室中间。

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图2. 科学家们在EAST托克马克中把5000万开氏度的等离子体维持了102秒。图为101.9秒的舱内情况

仿星7-x使用了50条超导线圈来产生和调控磁场。相比原始版托克马克,7-x的设计不仅仅是提供短促的等离子体环境。上周初次点火时,超过2兆瓦的微波脉冲将氢气提升到8000万开氏度。虽然仿星7-x初次点火只有四分之一秒,但是是核聚变的新开端。仿星团队的目标是在四年内逐步提升到30分钟。

虽然EAST托克马克和仿星7-x打得你来我往,风生水起,各自引领聚变界的先锋,但只用点火时间长短来衡量各自的成绩显然不公平。澳大利亚等离子研究中心资深工程师马修・霍尔说,衡量两方的成就,有很多因素要考虑在内:“就两者的自身进步来讲,双方都创造了历史,但是两个的设计考虑和磁场约束方式都不同,一个用了扭曲磁场,一个用直通甜甜圈设计。虽然两者设计和参考方式不一样,但是衡量指标,比如点火时长,温度,压力,密度和约束能力,都是一样的。下一步引领核聚变的,该是ITER了。”

ITER,国际热核试验反应堆(International Thermonuclear Experimental Reactor),建成后将会是世界上最大的托克马克设计。集合35个国家的科研力量,ITER将会在2027年初次点火,并且有望成为第一个能产生能量输出的热核聚变反应堆。

本文译自 gizmag,由译者 小鱼儿 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 94+1

[2] 1 »
  1. 起到很好
    @12 months ago
    3247973

    可控核聚变根本不可能成功

    [1] XX [11] 回复 [0]
  2. Tedward
    @2 years ago
    3064986

    @1: 应该是拍照次数……

  3. Tedward
    @2 years ago
    3064983

    @madao: Your name is well-picked……

  4. Tedward
    @2 years ago
    3064981

    @茶淡: 您是听丁仪说的吗?

  5. 阿拉
    @2 years ago
    3064061

    中国的这个这么强?!没见媒体怎么报道啊

  6. yellowboat
    @2 years ago
    3064041

    @blueriver123: 能源限制了人类的移动距离,光速限制了人类的观测距离,现在人类试图突破这两个瓶颈,就看能不能成功了。

  7. yellowboat
    @2 years ago
    3064039

    @madao: 能说出这种话,你就是个普通的傻子,连蠢都蠢得没特色。

  8. 3063974

    @药丸: 毁灭腐朽的旧世界,建立更美好的科学新世界

  9. 玄武岩脑袋
    @2 years ago
    3063577

    @拖鞋: 炼金术已经成功了。前几年科学家用粒子加速器撞击出了金原子,不过耗费的能源远远大于炼金的成果

  10. 3063435

    @药丸:
    反智主义的世界还是毁了的好

  11. sherlock
    @2 years ago
    3063428

    @kekex: 人类文明形成之前就叫史前了吧,至于地球形成之前……我也不知道叫什么了

  12. 冷了场的谁
    @2 years ago
    3063421

    低廉搞笑…请更正….

  13. nobody
    @2 years ago
    3063371

    @常用的网络ID: 那你认为 DF21D 是如何在黑障中制导的呢?

  14. 拖鞋
    @2 years ago
    3063339

    @kekex: 恩,谢谢了

  15. 药丸
    @2 years ago
    3063335

    总觉得这些我看不明白的东西终有一天会毁灭世界

  16. blueriver123
    @2 years ago
    3063311

    航空航天尖端科技领先是事实,各种骗经费科研项目也是事实,根本不冲突的事情。
    好的没必要否定,差的也没有任何借口可以宽容。

  17. blueriver123
    @2 years ago
    3063310

    最近几十年,都没见到什么革命性的科技。

  18. 打火锅
    @2 years ago
    3063275

    @帮主: 说真的,那时候电免费都行,能源成本一降,政府的收益可比那点电费高多了。

  19. 3063262

    @拖鞋: 重元素要靠聚变产生需要极大的能量,恒星爆炸才能产生这么大的压力。所以你身边的金,还有其他稀有金属,都是太阳地球形成之前的史前巨恒星爆炸的产物。

  20. 拖鞋
    @2 years ago
    3063255

    忽然想起一件事情……核聚变是不是和炼金术差不多?通过核聚变,可以用氘和氚合成任何其他元素,包括稀有元素……这件事情各位先不要急着否定,我只是想知道这种可能性有没有?石油都有其他副产品,那么核聚变也应该有啊。

  21. 3063242

    真牛比!

  22. 小鱼儿
    @2 years ago
    3063228

    @Spector: 托克马克和仿星都是试验反应堆,现在的目标是维持反应环境。等反应环境(1亿开氏度,高压)能随心所欲地维持之后,才会开始研究如何汲取能源。

  23. 公民小王
    @2 years ago
    3063168

    连民主国家都没有的技术,某朝也配有?文章看了第一个字就不用往下看了,一定是骗科研经费的。中国人还没这个智商研制出外国人还没研制出的技术

    [0] XX [26] 回复 [0]
  24. 3063022

    @红星: come on,你不会以为兔子连武器化聚变都没掌握吧?

  25. 爱吃蛋筒
    @2 years ago
    3062999

    我觉得相比探索作为加热技术的新型核能,是不是应该研究一下能不能把用核能加热水推动轮机的发电方式改革一下呢,毕竟现在都走到核聚变这一步了,而实际上直接用于发电的部分还是传统的机械蒸汽带动转轮,这样恐怕很难实现小型化吧

  26. 射频线
    @2 years ago
    3062881

    @红星: 柏拉图时代都分六种政体了就你一二十一世纪新时代智障还逮着什么都汪汪着叫着鸡圈咬上去,好好好,不民主不配爬科技树还不行吗,噫,识字量够三千五了就去多看几本书,不够就算了当我没说,最后祝你身体健康

    [26] XX [1] 回复 [0]
  27. 哲学大叔
    @2 years ago
    3062849

    是男人就坚持XXXX秒。

  28. 极黑糖浆
    @2 years ago
    3062800

    中国再次成为最大输家

  29. 玄武岩脑袋
    @2 years ago
    3062729

    @当时发生地方: 中国核聚变反应堆坚持时间完胜德国,然而欧洲人顾左右而言他,非要说自己和中国站在同一起跑线上

  30. Spector
    @2 years ago
    3062694

    我怎么听说核聚变最大的难点不是点火持续时间,而是输出大于输入?持续时间不能说屁用没有,但,点火设备的电费花了一百万,输出的能量发电两度,还真是搞笑能源。报告里有没有披露输入输出比?

    [4] XX [24] 回复 [0]
  31. 3062667

    @来咯撒: 一想到自己赶不上宇宙大航海时代,就觉得好遗憾。

    [30] XX [0] 回复 [0]
  32. 3062658

    @DDD: 国家点火那个装置 最开始只是一个验证装置而已 可军方介入后 就变成了完全的武器项目 其最终目标是进行核试验

  33. shrik3
    @2 years ago
    3062616

    @1: shot不是指点火而是指拍照吧。。。

  34. xxooxxoo
    @2 years ago
    3062608

    @红星: 正因为你说的这种情形才可能搞得起。皿煮很多政党会互相拆台,政策难以持续施行

    [18] XX [0] 回复 [0]
  35. 来咯撒
    @2 years ago
    3062603

    我们有幸生活在这个时代享受三次工业科技革命带来的成果,手机可以一年换一款。但是遗憾的是,我们生得太早,生在了下一个科技爆炸的初期。热核聚变,量子计算机,引力波这些研究刚刚开始,没五十年成熟不了

    [29] XX [0] 回复 [0]
  36. 3062600

    可控核聚变,未来能源利用的发展方向,科幻小说里也经常提到。以前只限于理论,起先是美苏开始尝试实验,太烧钱,毛子解体玩不起,开始中国还买了毛子的一台二手机。这类实验一般国家玩不起,和航空一样,属于尖端复杂科技,短时没有利益回报,还狂耗资,只有目光长远才能会去做,文章提到的EAST中国也积极参与其中你。

    [11] XX [0] 回复 [0]
  37. 3062576

    @jiut: 因为天朝更流弊,四分之一秒敢在102之前说话吗?

    [10] XX [0] 回复 [0]
  38. 3062574

    @madao: 呵呵

  39. 3062573

    如果是朝鲜人研发,估计八卦新闻里会出现恐怖的“核决”处刑了

    [14] XX [1] 回复 [0]
  40. 上山打老虎
    @2 years ago
    3062570

    @红星: 什么都得给你美爹是吧

    [21] XX [1] 回复 [0]
  41. 阴谋论者
    @2 years ago
    3062549

    激光约束可以用来模拟氢弹

  42. 哪尼的莽莽
    @2 years ago
    3062534

    @东经: 中国科学家只用说给领导听就能拿钱,外国科学家可是要组团去国会议会之类的地方要饭啊,不把动静搞大一点鬼知道这帮科学家又拿钱打什么水漂去了?

    [19] XX [10] 回复 [0]
  43. 3062498

    最后一个图,shot 59892的意思是第59892次点火吗?

  44. 称呼太长
    @2 years ago
    3062490

    呵呵,看看几年后又编出个什么来。

    [0] XX [15] 回复 [0]
[2] 1 »

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