关于人造太阳论文范文资料

这个可以释放核能，而且还不会对环境造成影响和破坏。

中国人造太阳正式诞生，这个“太阳”有什么用？专家一句道出真相，我国的“人造太阳”其实是用来实现可控核聚变的托卡马克装置，由于现实中的太阳也是以核聚变为能量来源的，因此我国的可控核聚变装置也被称为“人造太阳”，其最终目的就是让我们得以利用可控核聚变的巨大能量从而彻底解决能源危机。在很长一段时间内科学家都不知道太阳的能源究竟来自何方，直到上个世纪初随着物理学的进步人们才意识到太阳发光发热的能量来源就是内部的核聚变反应。巨量的氢元素在太阳核心的超高温和超高压环境中不断发生着核聚变反应，而地球仅仅接收了太阳能量的极小一部分就得以演化出万千生灵。

2030年的一天，我漫步在公路旁。只见，公路两旁载满了挺拔的大树，公路上行驶的汽车都是用混合燃料发动的，不像以前那种汽油型的汽车开起来既要燃油，又污染空气。工厂和居民的用电也是用风能、太阳能、开发垃圾回收来发电。全都是一个崭新的能源利用法展现在我们的眼前。“能源”一个醒目的词语，“跳动”在我们的眼帘。你会想到什么呢？你可能会说“能源”这个词说熟悉，我不知道怎么说好。说不熟悉吧，我们生活中处处都有能源。那就让我们来聊一聊能源这个话题吧！ 地球是在一次宇宙爆炸中炸出来的，它一炸出来就内涵丰富的能源。化工燃料、太阳能、核能、水能、石油、生物燃料等等……说了这么多，还忘记告诉你们到底什么是能源呢？能源就是能产生能量的物质。能源种类有很多：有一次能源、有二次能源、有可再生能源、还有非再生能源。一次能源是直接来自自然界未经加工转换的能源，此类能源有：化石燃料、太阳能、核能、生物燃料、水能等等……二次能源是由一次能源直接或间接转化而来的能源，此类能源有：电能、煤气、汽油、沼气、氢能等等……可再生能源是不随其本身的转化或被人类利用而减少的能源，此类能源有：太阳能、风能、地热能等等……非再生能源是随其本身的转化或被人类利用减少的能源，此类能源有：化石燃料、核燃料等等……打个比方吧，我们以前生活常见的传统能源它们有：原煤、天然气、汽油、煤油、热力、电力、石油气、柴油等等……还有许许多多的工程都用到了能源比如：三峡大坝和葛洲坝用水能、火箭发射升空用氢燃料、秦山核电站用原子能发电。大量的能源使用使我们成为了“石油”能源的“俘虏”，而我们现在在节约能源的基础上，开发了新的能源。摆脱了石油能源的依赖性，首先一利用风能和太阳能发电取消电网送电。再利用混合燃料发动汽车、利用氢能源的开发、利用生物来直接将太阳转化为氢、利用海浪发电、开发垃圾燃气来开发能源市场，使我们能更有效的开创能源的利用和起到环保的作用有利于生态环境。 听了我对这能源新旧对比的介绍，你是不是对能源更加了解，更加有兴趣去开发呢？那让我们更多的有志之士来合理地去开发能源，使我们子孙后代受益无穷。 不容忽视！ 虽然自然界里水会循环，但是，人类的用水量远高于可以让人类运用的水，节约用水就成了我们每个人都应该做的事情。 我觉得，已用过的水和已经遭受污染的水都可以再次利用。例如，洗菜、洗衣服的水可以冲马桶，受过污染的水可以在一切能够利用的情况多多利用，这样不仅减少了水费，更做到了节约用水的目的。而城市污水应多多回用于公用设施和住宅冲洗厕所、浇灌绿地、景观用水, 浇洒道路等, 这样做，污水的循环作用就提高了不少！ 你知道吗？地球上有70.9%都是水,可这些水中有97.47%是咸水,咸水大部分是海洋水,不能饮用,因为1KG海洋水中就有39G个盐类物质；而这些水中的2.53%是淡水,而淡水大多是冰川水和深层地下水,这两种水占淡水的99%,可供我们人类使用的水仅占淡水的0.3%,我们的水资源十分少。我国是个缺水的国家，因此，我们更要节约用水，保护水资源。 水资源的利用在生活中是无所不在的，工厂排放出的污水再经过净化后同样可以循环使用，但是，也是要付出代价的，例如净化的成本，而这些又需要消耗资源。 雨水是我们每个人都见过的吧。当然，你有没有想到利用雨水就很难说了。科学家们都认为，雨水其实是一种难得的财富，它也是水资源，而且相当宝贵，但是，从全国范围看，我国的雨水收集与利用率还很低，我们应该用科学发展的思维看待雨水，用科学手段对待雨水，让雨水留下来，被我们科学地、循环地加以利用后，再科学地送它或入地或入河湖而去。这样何尝不是一种充分利用水资源的方法呢？ 其实，水的宝贵大多数人都知道，却也选择遗忘。多少人不知道该如何节约用水？多少人浪费水资源？恐怕多得很吧。这就跟宣传有关了，我想，电视方面应该多多播放关于资源利用的问题，政府的宣传也是相当重要的，而新时代的祖国花朵们，更应该在从小就养成节约用水的好习惯，要知道，我们人类，离不开水，整个地球，离不开水！ 况且节水有很多好处，不仅有利于缓解水资源的供需矛盾，减轻城市发展对环境的压力，还有利于延续供水和污水处理设施的建设投资，降低供水和污水处理设施的运行成本。从战略角度来看，节水绝对百益而一害！ 节约用水靠得不是一个人的努力，是千千万万的人的努力，但不管用什么办法，我们都应该立即行动起来，把理念化为行动，要知道，水在日渐地减少，节水行动刻不容缓！

提供几篇范文供你参考，希望对你有所启示：2030年的一天，我漫步在公路旁。只见，公路两旁载满了挺拔的大树，公路上行驶的汽车都是用混合燃料发动的，不像以前那种汽油型的汽车开起来既要燃油，又污染空气。工厂和居民的用电也是用风能、太阳能、开发垃圾回收来发电。全都是一个崭新的能源利用法展现在我们的眼前。“能源”一个醒目的词语，“跳动”在我们的眼帘。你会想到什么呢？你可能会说“能源”这个词说熟悉，我不知道怎么说好。说不熟悉吧，我们生活中处处都有能源。那就让我们来聊一聊能源这个话题吧！ 地球是在一次宇宙爆炸中炸出来的，它一炸出来就内涵丰富的能源。化工燃料、太阳能、核能、水能、石油、生物燃料等等……说了这么多，还忘记告诉你们到底什么是能源呢？能源就是能产生能量的物质。能源种类有很多：有一次能源、有二次能源、有可再生能源、还有非再生能源。一次能源是直接来自自然界未经加工转换的能源，此类能源有：化石燃料、太阳能、核能、生物燃料、水能等等……二次能源是由一次能源直接或间接转化而来的能源，此类能源有：电能、煤气、汽油、沼气、氢能等等……可再生能源是不随其本身的转化或被人类利用而减少的能源，此类能源有：太阳能、风能、地热能等等……非再生能源是随其本身的转化或被人类利用减少的能源，此类能源有：化石燃料、核燃料等等……打个比方吧，我们以前生活常见的传统能源它们有：原煤、天然气、汽油、煤油、热力、电力、石油气、柴油等等……还有许许多多的工程都用到了能源比如：三峡大坝和葛洲坝用水能、火箭发射升空用氢燃料、秦山核电站用原子能发电。大量的能源使用使我们成为了“石油”能源的“俘虏”，而我们现在在节约能源的基础上，开发了新的能源。摆脱了石油能源的依赖性，首先一利用风能和太阳能发电取消电网送电。再利用混合燃料发动汽车、利用氢能源的开发、利用生物来直接将太阳转化为氢、利用海浪发电、开发垃圾燃气来开发能源市场，使我们能更有效的开创能源的利用和起到环保的作用有利于生态环境。 听了我对这能源新旧对比的介绍，你是不是对能源更加了解，更加有兴趣去开发呢？那让我们更多的有志之士来合理地去开发能源，使我们子孙后代受益无穷。 不容忽视！ 虽然自然界里水会循环，但是，人类的用水量远高于可以让人类运用的水，节约用水就成了我们每个人都应该做的事情。 我觉得，已用过的水和已经遭受污染的水都可以再次利用。例如，洗菜、洗衣服的水可以冲马桶，受过污染的水可以在一切能够利用的情况多多利用，这样不仅减少了水费，更做到了节约用水的目的。而城市污水应多多回用于公用设施和住宅冲洗厕所、浇灌绿地、景观用水, 浇洒道路等, 这样做，污水的循环作用就提高了不少！ 你知道吗？地球上有70.9%都是水,可这些水中有97.47%是咸水,咸水大部分是海洋水,不能饮用,因为1KG海洋水中就有39G个盐类物质；而这些水中的2.53%是淡水,而淡水大多是冰川水和深层地下水,这两种水占淡水的99%,可供我们人类使用的水仅占淡水的0.3%,我们的水资源十分少。我国是个缺水的国家，因此，我们更要节约用水，保护水资源。 水资源的利用在生活中是无所不在的，工厂排放出的污水再经过净化后同样可以循环使用，但是，也是要付出代价的，例如净化的成本，而这些又需要消耗资源。 雨水是我们每个人都见过的吧。当然，你有没有想到利用雨水就很难说了。科学家们都认为，雨水其实是一种难得的财富，它也是水资源，而且相当宝贵，但是，从全国范围看，我国的雨水收集与利用率还很低，我们应该用科学发展的思维看待雨水，用科学手段对待雨水，让雨水留下来，被我们科学地、循环地加以利用后，再科学地送它或入地或入河湖而去。这样何尝不是一种充分利用水资源的方法呢？ 其实，水的宝贵大多数人都知道，却也选择遗忘。多少人不知道该如何节约用水？多少人浪费水资源？恐怕多得很吧。这就跟宣传有关了，我想，电视方面应该多多播放关于资源利用的问题，政府的宣传也是相当重要的，而新时代的祖国花朵们，更应该在从小就养成节约用水的好习惯，要知道，我们人类，离不开水，整个地球，离不开水！ 况且节水有很多好处，不仅有利于缓解水资源的供需矛盾，减轻城市发展对环境的压力，还有利于延续供水和污水处理设施的建设投资，降低供水和污水处理设施的运行成本。从战略角度来看，节水绝对百益而一害！ 节约用水靠得不是一个人的努力，是千千万万的人的努力，但不管用什么办法，我们都应该立即行动起来，把理念化为行动，要知道，水在日渐地减少，节水行动刻不容缓！老师布置了一篇《未来的能源》习作,要求展开丰富联想。可是,写什么好呢?我沉思起来,不知不觉地闭上眼睛…… 当我睁开眼睛时,已经来到一个陌生的世界。这里一座座立交桥犹如一道道彩虹似得挂在天空中;道路两旁绿树成荫,鲜花盛开。更不可思议的是样式古怪的车,它们排出来的竟然是水蒸气! 正当我一筹莫展时,出现了一个方头方脑的机器人:“我叫小灵通,听说你有一篇《未来的能源》作文不会写,我就让你来参观未来世界,并做你的导游。” “你怎么知道我要写作文?”我惊奇地问道。 “要么怎么叫小灵通嘛!”它说。 “这里是公元2048年。由于石油于5年前耗尽,现在公路上跑的都是电动汽车和氢气动力汽车。”小灵通讲解到。 “氢气动力汽车?”我不解地问。 “对,氢是既高效又环保的新型清洁能源。它大量存在于水分子中.人们可以通过电解将其分离出来,供人们大量使用。人类已经开发出了使用氢气做燃料的发动机,氢燃烧后有还原成水蒸气不会污染环境.所以人们不再使用不环保的石油燃料了。”小灵通说。 “那还有加油站吗?”我忍不住又问。 “现在也没有加油站了,取而代之的是‘加电加气’站。”小灵通说. “未来有的主要能源电与氢气,那上那去发那么多电呀?”我问小灵通。 “你猜猜看!”“用太阳能!”我自信地说。“可该怎么使用它呢?具我所知,它们可不太好用呀?”我不解地问。 “也对也不对。应该是‘人造太阳’!” “什么? ‘人造太阳’?没看见天上有这么个宝贝呀?” 没等它说完我大惑不解地四处张望. “看把你急的.这是一种能模拟太阳发出巨大能量的新型核电站,不是挂在天上的。”小灵通提醒我. “那你快给讲讲嘛!”我有些迫不及待了。 “那要从你们那时候的托卡马克装置说起。太阳能产生巨大的能源是因为它压力大,温度高,能让几个氢原子核聚合成一个氦原子核,然后放出超大能量,人类把这叫做核聚变。这对太阳来说是小菜一碟。可人类怎么去掌握这么超高温超呢?” “氢弹爆炸不就是核聚变吗?我们人类不早就掌握这种本领了吗?”没等它说完我急忙插上话题。 小灵通不屑地回答:如果人类真想把核聚变当成新能源的话,比如建个核聚变发电站什么的,能象扔颗氢弹那么容易吗? 氢弹爆炸的核聚变,你控制的了吗?控制不了,又怎么能利用呢?” 我终于明白了,我们人类需要的,是能够控制的核聚变反应堆，不是一个挂在天上的太阳。 “对,当参加核聚变的燃料被加热到几亿度的高温时,原子里的原子核和电子就分了家,成了带电粒子。而‘托卡马克’装置就是可以将高温高压的带电粒子托举在真空中的磁容器。有了它再高的温度和压力也不怕。”小灵通像在给我补课。 “那燃料够用吗?还是用氢吗？”我又忍不住问。 “用氘(与dao刀字同音).海水里有打量的氢原子的同位素—氘。它是进行核聚变的巨大燃料来源。一升海水可以提取30毫克氘。这些氘在核聚变反应中释放的能量相当于燃烧300升汽油。全球海洋中约含有40万亿吨氘,够人类使用上百亿年。来自大海的核聚变能源是清洁、安全、取之不尽的理想能源。像这种‘人造太阳’我国已有几十个了,它们为我们国家发电做出了很大贡献,是能源的主力军。” …… “咚!”支撑我的书倒了,我从梦中醒来,发现本子依然空着,但灵感如潮水一般涌来.我把梦中的经过全记录了下来。 如果未来的能源真的是像想象的那样就好了, 那样既高效又环保,比石油强多了。50年后的能源是什么样的呢?我们国家自己的人造太阳会成功吗?我赶紧查阅相关科技资料。原来我国的托卡马克装置已经有了很大进展,他们用了8年时间,已经造出了一个巨大的容器,可以把稳定的反应时间提高到1000秒,温度达到1亿摄氏度呢.我一定要好好学习,将来当个科学家,专攻‘人造太阳’。也许50年后,当我再遇见小灵通时,我将会自豪地告述它,我国的‘人造太阳’也有我的一份功劳呢。让我们憧憬着那一天早日到来吧！

近几个世纪，随着全球经济的快速发展，能源消耗的迅速增加，煤炭、石油和天然气等传统的化石能源面临着枯竭的危险，据专家们预测，传统化石燃料至多能维持到本世纪中期。并且，人们对资源并不珍惜，仍然有许多人对地球能源匮乏的事一无所知，疯狂浪费水电煤等燃料。人类早就千方百计地从太阳能、水能、风能、生物能中寻找新的替代能源。这些能源都很重要，但专家们认为，它们都有自身的局限性。太阳能的能流密度太低，随昼夜、晴雨、季节的变化很大，难以成为大规模的工业能源，只能满足家庭以及一些特殊需要；水能增长的速度跟不上能耗增长速度，并对生态、生物链产生难以估量的影响；风能、地热能、潮汐能的资源和利用也各有局限，在未来的能源开发中作用不大；生物能倒是一种可以大规模使用的再生能源，但再生速度也难以赶不能源消耗增长的需要科学家们近年来发现在我们并不陌生的月球上，竟有一笔相当可观的资源——月球上有相当可观的氦-3！氦-3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子。与氚相比，它是一种清洁、高效、安全的核聚变发电的燃料。它聚变反应的能量大；聚变反应时主要产生高能质子，不会形成强大的中子辐射，对环境保护更为有利；它本身不仅没有放射性，而且反应过程中无缓发中子，无裂变物质，衰变余热小，维修和部件更换更容易，更易于控制，因此受到国际核聚变界的广泛重视。我们可以在月球上建造一座开采矿产的基地，派航天飞机运送。据专家们测算，如果在10―15平方公里范围内挖掘并加工深度为3米的月球岩土，就可以提取约1吨的氦-3，足以保证一个功率1000万千瓦的发电机组工作1年。每燃烧1公斤氦-3就可产生19兆瓦的能量，足够供莫斯科市照明用6年多。用美国的航天飞机往返运输，一次可运回20吨液化氦-3，可供美国一年的电力。我国每年大约只需要10吨氦-3，就可以满足全年能源的需要。按照全球目前的能源需求水平，一年有100吨氦-3就能满足全世界的消耗，这些氦-3一年用航天飞机运输三五次就够了。按照这样的推算，月球上的氦-3可以供地球用上几千年甚至上万年。这是多么庞大的资源啊！也许未来的一天，月球上真的会建起一座基地，源源不断地向我们输送能源，让我们向那个目标奋斗吧！

一：…………………………………………………………………………………未来的能源现在，每个国家都需要能源。瞧，有的国家为能源在争吵，有的国家为能源随时准备战争，想用武力掠夺能源（如伊拉克与科威特的战争，印度尼西亚与马来西亚的海上领土纠纷）。可见，能源是多么重要，因为我们现在用的电大部分就是以煤作为能源开发利用的；在大街上跑的汽车绝大部分是以汽油或柴油为动力的，而汽油和柴油是以地下开采的石油提炼出来的；在家里煮饭大部分用的是煤气与天然气。据说，石油、煤、天然气的开采和使用都会不同程度地污染环境哟！那么，如果哪一天地下的石油、煤、天然气都开采完了，怎么办？也许，用不着100年，地球上的地下能源就会枯竭。到那时，因为没有电，电视机开不了、空调无法启动、电脑成废物、甚至到晚上连电灯也无法开亮；因为没有石油和煤的资源，飞机、火车、轮船、汽车通通都开不动了。这样一来，我们就只能坐马车或骑自行车去学校上课啦，而且晚上大街和家里都是一片漆黑，晚上在家做作业就只能烧柴火来照明了。哗！那太可怕啦？！据说，还有一种能源是用水来发电的，但是开发水电要拦截河流，而且会影响地球上的生态平衡哟！我不希望看到世界上有争吵与战争，我希望世界上充满欢乐与和平。所以我幻想要是每家每户都有一个“微型能源器”该多好。这个能源器不需要我们去破坏地下资源，可以随时吸收储藏太阳能、风能等所有大自然的自然能源（如果让它放在海边，还可以随时吸收储藏潮汐产生的动能……），需要用能源时可以随时随地释放出来供大家使用，如果需要用很大的能源动力时（如飞机、火车、轮船）可以用很多很多的“微型能源器”相互组合来提供能源。这样一来，有了这种“微型能源器”，世界上每个国家之间也许不会再争吵、不会再发动战争了；而且肯定不会造成环境污染，也不会破坏生态平衡；同时，可以美化我们的城市，因为我们可以不需要大街上那些难看的电线杆、电线塔及缠绕在上面象蜘蛛网一样的电缆线；还有，这种“微型能源器”，不需要进行高压变电，可以彻底消除因电磁波产生辐射给人类造成的健康损害。 也许在不久的将来，“微型能源器”便会出现，带给人类和平、健康和快乐！ 二……………………………………………………………………………………月球传来希望 随着全球经济的快速发展，能源消耗的迅速增加，煤炭、石油和天然气等传统的化石能源面临着枯竭的危险，据专家们预测，传统化石燃料至多能维持到本世纪中期。 人类早就千方百计地从太阳能、水能、风能、生物能中寻找新的替代能源。这些能源都很重要，但专家们认为，它们都有自身的局限性。太阳能的能流密度太低，随昼夜、晴雨、季节的变化很大，难以成为大规模的工业能源，只能满足家庭以及一些特殊需要；水能增长的速度跟不上能耗增长速度，并对生态、生物链产生难以估量的影响；风能、地热能、潮汐能的资源和利用也各有局限，在未来的能源开发中作用不大；生物能倒是一种可以大规模使用的再生能源，但再生速度也难以赶不能源消耗增长的需要。 于是，人们把目光转向了核能，首先寄希望于以原子弹所用的裂变物质铀-235或钚-239进行裂变发电。许多发达国家的核电发展十分迅速，法国的核电能源都占了全部能源的百分之七十多。我国核电发展时间不长，核电运行机组装机容量只占全国发电装机容量的1.59%，累计发电量只占总发电量的2.3%，国家规划要加大发展力度，在今后15年间至少每年要批准建设一座大型核电站。但是，用作核裂变发电的燃料毕竟有限，核污染和核安全虽可以做到有效控制，但总是让人心里不踏实。上世纪80年代前苏联切尔诺贝利核电站事故发生后，就使不少发达国家核电事业的发展停滞了相当长一段时间，直到近几年才有所缓解。 目前，人们正在致力于研究开发可控核聚变发电，其中一个世界性的项目就是“国际热核反应堆”，欧盟和中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度等国都先后陆续参与，已经过20多年的努力，现正进入艰巨的攻坚阶段。人们对此寄于巨大希望，将它比作“人造太阳”，称之为“21世纪的人传给后代的纪念碑”，并力争在30年到50年之间投入商业化应用。 以这种方式发电目前主要考虑利用从海水中提炼出来的氘和氚作燃料，这种燃料当然十分充足，可以取之不尽，用之不竭。但是，氚本身具有放射性，在氚核反应过程中，伴随核聚变能的产生而产生大量的高能中子，这对核反应装置产生严重的放射性损害，解决这一难题十分困难，因而影响了这一研究开发的进展速度，最好的燃料是氦-3，而地球上的氦-3极为稀缺，估算总量只有几吨到十几吨。 正当人们进行艰苦探索之际，从月球岩土样品的研究中传来喜讯：这些岩土中含有大量的氦-3。 氦-3成为至宝 氦-3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子。与氚相比，它是一种清洁、高效、安全的核聚变发电的燃料。它聚变反应的能量大；聚变反应时主要产生高能质子，不会形成强大的中子辐射，对环境保护更为有利；它本身不仅没有放射性，而且反应过程中无缓发中子，无裂变物质，衰变余热小，维修和部件更换更容易，更易于控制，因此受到国际核聚变界的广泛重视。 月球上的氦-3来自太阳风。太阳风由90%的质子（氢核）、7%的高能粒子（氦核）和少量其他元素的原子核组成，氦-3正是太阳风中的高能粒子。月球上没有磁场的干扰和大气层的阻隔，太阳风粒子流能直达月球表面，被月球上的岩土所“吸附”。月球形成已经40多亿年，由于流星和微流星的频繁撞击，月球上的岩土不断翻腾、溅射，在纵向和横向上充分混合，“吸附”了氦-3的岩土也越来越厚。 在月海地区至少有9到10米厚，在月陆地区也有4到5米厚。 月球的直径有3476公里，表面积有3800万平方公里，虽然只有地球表面积的十四分之一，大约相当于中国陆地的四倍，但月球被专家们称为“太阳风粒子收集器”。据测算，月球上的氦-3储量大约有100万吨到500万吨，甚至有人估算有5亿吨。在地球上的大气和天然气中也有少量的氦-3，在核反应中也会产生氦-3，但整个地球上的储量与月球上的储量不可同日而语，所以它对地球人类充满了诱惑力。 据专家们测算，如果在10―15平方公里范围内挖掘并加工深度为3米的月球岩土，就可以提取约1吨的氦-3，足以保证一个功率1000万千瓦的发电机组工作1年。每燃烧1公斤氦-3就可产生19兆瓦的能量，足够供莫斯科市照明用6年多。用美国的航天飞机往返运输，一次可运回20吨液化氦-3，可供美国一年的电力。我国每年大约只需要10吨氦-3，就可以满足全年能源的需要。按照全球目前的能源需求水平，一年有100吨氦-3就能满足全世界的消耗，这些氦-3一年用航天飞机运输三五次就够了。按照这样的推算，月球上的氦-3可以供地球用上几千年甚至上万年。 专家们对在月球上采掘加工氦-3并运回地球发电进行了成本对比分析，得出的结论是在经济上完全划算，因为在发电量相同的情况下，使用月球上的氦-3，其花费只是目前核电站发电成本的10%。如果以目前的石油价格为标准，每吨氦-3价值高达40亿到100亿美元，这真是月球上的无价之宝。三：参考资料……………………………………………………………………………内蒙古风电场之行近期工作很忙，好久没上来发新文章了。这次要说的内蒙古之行也距今整整一个月了。梳理一下思路，希望还能回忆起一些有意思的东西。这次内蒙古之行是到风资源丰富的某市考察当地的一个风电场。记得我在2001年时到荷兰参加会议的时候，曾在海边见过风机，那是我第一次接触风机，也给我留下了深刻印象。而这次则是我第一次参观调研国内的风电场，而且是第一次到内蒙古，因此一定要写下来与大家分享。广袤的内蒙古内蒙古自治区占地面积居全国第三位，仅在新疆和西藏之后。乘火车早上抵达内蒙古，了望车外，感觉最多的就是浩瀚，很平，视野非常开阔。而进入某市后，则感觉高楼很少。仅有10几层的政府大楼是全市最高楼，连我们住的8层宾馆也几乎可以俯瞰整个城市。这里地广人稀，也实是没有必要建高楼。如是在北京，高楼却是缓解人口密度压力大的很好工具。我们来到的这个市，光面积就占到了中国国土面积的1/100。我们在风电场周边兜了有一天车,都还只是在两个旗(相当于县)内。那么如此广袤而又平坦之地,如有大风到来,当然是建风电场的首选了!事实上,据统计,整个内蒙古的风电储量达1000GW之巨，而开发的也有 100GW。风电场从市里出发,沿着河北和内蒙交界处一路驱车行来,经过3个多小时的车程,我们远远看到了白色的风机在缓缓地转动,在太阳下映射出银色的光芒,大概有七、八十台的样子。同行的风电公司的人员告诉我们，这是另外一家国内风电开发商的风场，用的都是国产的金风600kW和750kW的风机，因为是小风季，所以转得比较慢，但是如果你站在风机下，仍然可以听到风机叶片扫过空中时的“柔”的声音。再往前开行，便见到了几十台个头更大的风机，是Vestas的850kW 机型，明显个头更大、塔架更高、叶片直径更长（前者叶片直径43米左右，中心高度48米左右，后者则分别为52米和55米左右）。错落有致间，在这块平坦的大地上形成一道亮丽独特的人文景观，而在未来的一年到二年内，这里还将竖立起更多的风机，向大电网输送更多的绿色能源。正是这些风机，将原本西北吹来的大风，源源不断地转变成了我们生活中已离不开的电力能源，并且不消耗任何昂贵的化石燃料资源。据了解，风机在运转1到2个月之后，就可以将在制造其过程中所消耗的能源通过发电的方式回收回来。而对于非晶硅太阳能板，这个能源回收过程则需要12到18 个月左右的时间，晶硅太阳能板则更长。无论从技术的成熟性，商业上的可行性，还是资源消耗回收方面，风电技术都是一个理想的选择。近20年来，全球的风电开发都以年均20-30%的速度在增长，而根据我国的规划，到2020年要达到3000万千瓦装机，这意味着风电装机年均增长速度将达到25％以上。内蒙古，作为中国的风能富集区，无疑将占有重中之重的位置。风电场控制室展望一番，我们还是先回到现实吧，呵呵。风电场的控制中心，非常现代化。高大明亮的控制室内，各种仪表在不停闪烁着，基本完全实现了自动化，只需要几个专业人员监控和操作即可。电脑屏幕上显示，Vestas附带的操作软件在运行中，可以清楚的看到每台风机运行的状态，注意到，有些风机的功率是负的，而有些则为正，这是因为各个风机所处位置不同，迎风向不同，由于有些达不到切入风速（即可以使得风机启动的风速），不得不从电网吸收功率，以进行必要的操作运转。这使得整个风场的实际输出功率只有几MW，远远小于整个风场的装机规模。但是在大风季，则要达到几十MW。那时候可能会像是小时候我们经常见到的纸做的风车，转个不停了，想来甚是壮观。饭后，我们观看了风电场建设过程中拍摄下来的短片。由于风资源富集的地方一般都在偏远之地，风电场的建设过程也异常艰苦。地处高原，这里结冰期很长，而在非冰期，下雨又很多，这都给施工造成了不利条件，往往有利的施工期很短。再加上距离城镇中心远，水都得从远处送来；没有电源点，只好柴油发电。有的工人更是为了赶工期，过年期间仍然奋战在第一线。对比而言，火电厂由于一般建设在负荷中心，建设条件就要好多了。四驱和直路路上谈论比较多的还有我们的座骑，两辆丰田霸道和一辆丰田沙漠王（带四驱），以及我们所走过的路。虽然我不喜欢日货，不过有些东西第一次体验，还是讲出来和大家分享一下。这三辆丰田车都是越野型车。在经过一个路段的时候，一个高坎挡在了我们面前，我坐的是沙漠王，这时司机马上启动了四驱功能，不加速情况下，不费吹灰之力就越过了这个陡峭的坎，不过为此付出的代价令人瞠目，电子仪表盘显示，百公里耗油100升！而丰田霸道则只能通过退后几十米再加速的方式越过。由于地形平坦，加之辽阔，往往有很长一段路，大概几十公里都是直路，而不用做任何转弯操作，司机往往在这个时候会狂飙到190公里每小时！而在140公里每小时的时候则没有任何感觉，可能是因为窗外太过于平坦而找不到合适的参照物，使得我们的相对移动很不明显。据说最好的越野是美国AMG公司产生的悍马（Hummer），不知道什么时候能有机会一试。风吹草低见牛羊有一段我们几乎迷路，不得不从一个陡坡(目测绝对30度以上）上开车下去，司机很自信，将速度控制得很慢，我们则紧张得抓紧车上所有扶手！下到平坦地带，才发现山坡上跑满了山羊和绵羊，少说有几百只，都欢快得小跑着或叫着，或在羊妈妈的保护下埋头吃草。所谓风吹草低见牛羊，就是如此场景吧。我们试图接近拍照，但羊妈妈似乎很不乐意，带着小羊羔紧跑。如果几家人养的不同羊群搅在一起怎么半？我们问。经牧羊人介绍，原来每个羊群都有自己的独特标记，比如在羊背上拿黑笔标记上一定的记号。原来如此。关于电网公司和上网电价的一些思考前面讲到，使用金风和Vestas的两个风电场距离很近，但是前者位于河北境内（联入华北电网），后者则位于内蒙古东部（联入东北电网）。由于联入电网不同，后者虽然离河北很近，但却无法并入河北电网，再入华北电网，而不得不通过自己先垫资建设一条百公里的输电线路，将风电场的电力输入东北电网，而如此一来，不仅增加了风电开发的成本，也使得上网电价偏低，因为华北电网的电价较东北电网仍有优势。在此我想到，如果电网公司能在此处进行竞争，即谁出的上网电价高，或者并网条件（输电线路短）好，那么谁就能争取到风电公司，这样也降低了风电开发方的成本，有利于促进风电的发展。可能我的想法在目前电力即将过剩的情况下无法成立，但是电网的垄断确实使得在化石燃料电厂无法将其外部环境成本内部化、“厂网分开，竞价上网”前提下，风电这种成本较高、供电质量又不是特别好的电能无法得到应有的支持（技术上讲，一般电网能够承受的风电这种间歇式供电的比例在10％）。在这种情况下，很多风电开发商持币观望，或者圈地后观望政策。而年初出台的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》，定了风电电价的基调，即通过招标确定电价，这让许多企盼标杆电价加0.25元政策的开发商大跌眼镜，（虽然意图是好的，为了更好发展国内还落后于人的风电设备制造业）。而已然开工的风电，也不得不硬着头皮建设，更通过CDM(清洁发展机制)这种融资机制来提升风电场的财务可行性。上网电价是现在摆在风电开发商面前的一座需要逾越的大山。歌曲和饮食记得在席间，当地邀请的民间歌手用蒙语和汉语演唱了《吉祥三宝》，非常有感觉！热情的内蒙古人民还送上了哈达和红酒。最后一句，到内蒙古的朋友一定要喝一杯当地的奶茶，非常棒！我们中途还试着在奶茶（一般是发咸的）中加入白糖来品尝，味道好极了！下次整理思路，争取再写个小水电之行吧，呵呵。

也不用这么吹吧，可控核聚变世界上搞了好多年了，中国还没法说达到世界先进水平，只是刚入门而已。

篇关于可控核聚变的文章2009年11月12日 星期四 01:48地球上的能量，无论是以矿石燃料，风力，水力还是动植物的形式储存起来的，最终的来源都是太阳：矿石燃料是由千百万年前的动植物演变而来的，而动植物（无论是今天的还是以前的）的能量最终是要来源于食物链底端的植物的光和作用所储存的太阳能；风的起因是由于太阳对大气的加热造成的冷热不均；水力的势能一样要靠太阳的加热使处于低平位置的水体蒸发，上升，再以降水形式被“搬运”到较高位置，从而形成势能。因此，无论人类利用这其中哪一种能源，归根结底都是在利用太阳能，而太阳的能量则是来源于核聚变，因此，人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法，就等于掌握了太阳的能量来源，就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料，风力和水力能源，一些人鼓吹的现代工业将因为没有能量来源而走向灭亡的观点也就破产了。因此，可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”。我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位，最近即将开始运行的EAST反应堆是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆，如果能够成功运行，那么，可控核聚变的商业发电的时日久不远了。在此，转载一篇介绍关于可控核聚变知识以及我国在这方面成就的文章，作者为中科院负责科技政策的人员：说说受控核聚变这件事核聚变首先，大家都知道，合肥的人造太阳的目的就是进行受控核聚变的研究，这个不多说了，先说说受控核聚变这件事情吧。1939年，美国物理学家贝特通过实验证实，把一个氘原子核用加速器加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，两个原子核发生了融合，形成一个新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子伏的能量。这就是太阳持续45亿年发光发热的原理。早在1933年，核聚变的原理就被提出，而5年后，改变世界格局的核裂变才被发现。核聚变反应堆的原理很简单，很好理解，只不过实现起来对于当时的人类技术水准，几乎是不可能的。第一步，作为反应体的混合气必须被加热到等离子态——也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，原子核能自由运动，这时才可能使得原子核发生直接接触，这个时候，需要大约10万摄氏度的温度。第二步，为了克服库伦力，也就是同样带正电子的原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，得到这个速度，最简单的方法就是——继续加温，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，要使原子核达到这种运行状态，需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了，氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，产生了新的氦核和新的中子，释放出巨大的能量。经过一段时间，反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除，新的氚和氘的混合气被输入到反应体，核聚变就能持续下去，产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，大部分可以输出，作为能源来使用。看起来很简单是吧，只有一个问题，你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢？迄今为止，人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构，更不要说上亿摄氏度了。这就是为什么一槌子买卖的氢弹已经制造了50年后，人类还没能有效的从核聚变中获取能量的唯一原因。好了，人类是很聪明的，不能用化学结构的方法解决问题，我们就用物理的试验一下。早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了，一种是惯性约束。这一方法把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内，然后从外面均匀射入激光束或粒子束，球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压，压力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。这一理论的奠基人之一就是我国著名科学家王淦昌。另一种就是磁力约束，由于原子核是带正电的，那么我的磁场只要足够强大，你就跑不出去，我建立一个环形的磁场，那么你就只能沿着磁力线的方向，沿着螺旋形运动，跑不出我的范围，而在环形磁场之外的一点距离，我可以建立一个大型的换热装置（此时反应体的能量只能以热辐射的方式传到换热体），然后再使用人类已经很熟悉的方法，把热能转换成电能就是了。苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的这种方法相对于惯性约束，目前世界受控核聚变研究，主要集中在这个领域上。托卡马克实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁场的装置，这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK，也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年，在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。貌似很顺利吧？其实不然，要想能够投入实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行，我们称作能量增益因子——Q值。当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西，搞了十几年，也没有得到能量输出，直到1970年，前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出，不过要用当时最高级设备才能测出来，Q值大约是10亿分之一。别小看这个十亿分之一，这使得全世界看到了希望，于是全世界都在这种激励下大干快上，纷纷建设起自己的大型托卡马克装置，欧洲建设了联合环-JET,苏联建设了T20（后来缩水成了T15，线圈小了，但是上了超导），日本的JT-60和美国的TFTR（托卡马克聚变实验反应器的缩写）。这些托卡马克装置一次次把能量增益因子（Q）值的纪录刷新，1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚变反应持续了2秒钟，获得了0.17万千瓦输出功率，Q值达0.12。1993年，美国在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万千瓦，Q值达到了0.28。1997年9月，联合欧洲环创1.29万千瓦的世界纪录，Q值达0.60，持续了2秒。仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦， Q值达到0.65。三个月以后，日本的JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘－氚反应，Q值可以达到1。后来，Q值又超过了1.25。这是第一次Q值大于1，尽管氘-氘反应是不能实用的（这个后面再说），但是托卡马克理论上可以真正产生能量了。在这个大环境下，中国也不例外，在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号（HL-1）和CT-6，后来又建设了HT-6,HT-6B，以及改建了HL1M，新建了环流2号。有种说法，说中国的托卡马克装置研究是从俄罗斯赠送设备开始的，这是不对的，HT6/HL1的建设都早于俄罗斯赠送的HT-7系统。HT-7以前，中国的几个设备都是普通的托卡马克装置，而俄罗斯赠送的HT-7则是中国第一个“超脱卡马克”装置。什么是“超脱卡马克装置”呢？回过头来说，托卡马克装置的核心就是磁场，要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。托卡马克装置越接近实用就要越强的磁场，就要给导线通过越大的电流，这个时候，导线里的电阻就出现了，电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，不能产生足够的磁场。托卡马克貌似走到了尽头。幸好，超导技术的发展使得托卡马克峰回路转，只要把线圈做成超导体，理论上就可以解决大电流和损耗的问题，于是，使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了，这就是超脱卡马克。目前为止，世界上有4个国家有各自的大型超脱卡马克装置，法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U，和中国的EAST。除了EAST以外，其他四个大概都只能叫“准超托卡马克”，它们的水平线圈是超导的，垂直线圈则是常规的，因此还是会受到电阻的困扰。此外他们三个的线圈截面都是圆形的，而为了增加反应体的容积，EAST则第一次尝试做成了非原型截面。此外，在建的还有德国的螺旋石-7，规模比EAST大，但是技术水平差不多。混合燃料和燃料的来源核聚变的消耗的燃料是世界上十分常见的东西——氘，也就是重氢。新的问题出现了，仅仅有氘还是不够的，尽管氘-氘反应也是氢核聚变的主要形式，但我们人类现有条件下，根本无法控制氘-氘反应，它太猛烈了，所需要的温度要高得多，除了在实验室条件下一次性的实验外，很难让它链式反应下去——那是氢弹一样的威力。还好，人们发现了氘-氚反应的烈度要小很多，它的反应速度仅仅是氘-氘反应的100分之一，而点火温度反倒低得多，很适合人类现有条件下的利用。一个问题接着一个问题，氚不同于氘，在地球上几乎没有，现在人类的氚都是人工制造而非天然提取的，人们通常是用重水反应堆在发电之余人工制造少量的氚——它是地球上最贵的东西之一，一克氚价值超过30万美元。这么贵的原料，显然是无法接受的，幸好上帝给人类又提供了一种好东西——锂，锂的2种同位素在被中子轰击之后，就会裂变，他们的产物都是氚和氦，目前为止人类在重水堆中制造氚，用的就是将锂靶件植入反应堆的方法。回核聚变上，氚和氘反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，并且能量很高。好了，我们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子核浓度，那么核聚变产生的中子就会轰击锂核，促使锂核裂变，产生一个新的氚，这个氚则继续参与氚-氘反应，继而产生新的中子，链式反应形成了。所以，理论上我们只需要给反映体提供两种原料——氘和锂，就能实现氘-氚反应，并且维持它的进行。这两种原料还是比较容易取得的，氘在海水中的含量还是比较高的，我们只需要通过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。而锂的资源总量虽然不如氘多，但是更容易取得一些，一方面海水中就包含足够的氯化锂，分离出来即可。另一方面，碳酸锂矿也不是稀有资源，更容易获得。ITER说到超脱卡马克，必须提到，2005年正式确定的国际合作项目ITER，也就是国际热核实验反应堆的缩写，这个项目从1985年开始，由苏联、美国、日本和欧共体提出，目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。注意，ITER已经不是托卡马克装置了，而是试验反应堆，这是一大进步。最初方案是2010年建成一个实验堆，实现1500兆瓦功率输出，造价100亿美元。没想到因为各国想法不同，苏联解体，加上技术手段的限制，一直到了2000年也没有结果，其间美国干脆拍屁股走人——不干了，ITER陷入了胎死腹中的危险。直到2003年，能源危机加剧，各国又重视起来，首先是中国宣布加入了ITER计划，欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴。没几天美国也想：咱们不能落后啊，加上自己在这个领域没有优势，单干划不来，于是也宣布重返计划。紧接着，有点银子又有点基础的韩国和印度也凑了进来，ITER红红火火，重张大吉。扯皮扯了20年以后，2005年ITER正式立项，地点在法国的卡达拉申，基本设计不变，力争2015年前全面完成，造价120亿美元，欧盟出40%，法、中、日、美各出10%，剩下的想让别人平摊，韩国印度不干，力争让俄国也出10%，自己出5%，不知道皮有没有扯完。ITER凑巧是拉丁语“道路”，可见大家对这个东西抱有多大的希望。很有可能，她就是人类解决能源问题的“道路”。如果ITER能成功，下一步就是利用ITER的技术，设计和建造示范商用堆，到那时，离真正的商业核聚变发电就不远了。但是ITER建设中，还有大量的技术问题需要解决，需要有一个原型可以参考，在此基础上，各国的先进超脱卡马克装置就成了设计ITER的蓝本。ITER的研究远非一个托卡马克装置，它还有很多难题需要攻克，地雷战里说“各村有各村的高招”，日本的外围设备研究就远远走在了其他国家前面，他们在托卡马克点火领域就很先进，不用高压变压器，直接使用高频电流制造核聚变点火的高温等离子体电流，就已经在日本试验成功了，大功率激光点火也接近完善。EASTEAST是目前为止，超托卡马克反应体部分，唯一能给ITER提供实验数据的装置，他的结构和应用的技术与规划中的ITER完全一样，没有的仅仅是换能部分。EAST解决了几个重要问题：第一次采用了非圆型垂直截面，目的是在不增加环形直径的前提下增加反应体的体积，提高磁场效率。第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。液氦是很贵的，只有在线圈材料上下功夫，尽量少用液氦，同时让液氦可以循环使用，尽量减少损耗的系统才可能投入实用。此外，EAST还是世界上第一个具有主动冷却结构的托卡马克，它的第一壁是主动冷却的，目前连接的是一个大型冷却塔，它的冷却水可以保证在长时间运行后将反应产生的热量带走，维持系统的温度平衡，一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步，另一方面也是工程化的重要标志——冷却塔换成汽轮机是可以发电的。结合一些相关资料，目前世界这个领域普遍认为EAST将是第一个能长时间稳定运行的，Q值能达到1的托卡马克装置，当然这可能还要1-2年的时间。就EAST来说，从某种意义上，它就是ITER主反应体大约1/4的一个原型实验装置。自1840年以后，天朝终于也在世界上先进了一小把，这就足够值得骄傲了。新的发展方向人类没有被一个ITER限定死，很多可控核聚变领域的研究也层出不穷。前几年出现了冷核聚变的说法，就是将氘化丙酮以一定的频率进行震动，发现产生的微小气泡里面产生了核聚变，还有一部以此为背景的电影《圣徒》，但是目前看来，由于被认为不可重现，缺乏理论依据，基本可以认定是伪科学了。另外托克马克也不都是环形的，长径比到一定程度，就出现了球形的装置，造价低，有效截面大，很可能是未来的发展方向，顺便说一下，离我不到500米，就有一台这个设备——科学院物理所的SUNIST。此外，惯性约束核聚变也是一个很有前途的方向，实际上我认为惯性约束的思想很聪明，它实际上就是用很多小型的非受控核聚变实现总体的受控核聚变，它的结构要比磁性约束简单很多，它也是一个重点地研究领域，在新闻中看到的国内的新型的大型激光器什么的，绝大多数都是干这个用的。人造太阳和中国中国在这个领域有先天的优势，加上机遇很好，走到世界第一集团，不是偶然的。说先天优势，是因为我们有王淦昌先生这样一批理论上的大师，使得我们的基础并不落后。国家对于能源的重视不是一天两天了，自1956年的12年科学规划以来，核聚变的研究已经进行了半个世纪，积累了大量的经验。还有一个上帝送给我们的好礼物：内蒙古白云鄂博的稀土资源。它使得我们的超导工艺和激光技术并不落后——这可是受控核聚变的重要组成部分。说我们机遇好，一方面是当年苏联解体，俄罗斯贱卖家底，我们得到了俄国的HT-7超脱卡马克，使我们跨越性的认识了这一系统。另一方面，国际扯皮使得ITER拖了近20年，我们赢得了追上去的机会，试想1985年ITER正式开建，怎么可能有中国的事情？苍天已死，黄天当立，中国人在这个关乎人类生存的领域，总算占有了一席之地，希望能良好的发展下去，早日求得正果，若如此，不仅为华夏之福，更是寰宇之大幸也。