受控热核聚变研究进展论文网址

自科学家在1938年揭开了太阳能是氢在高温下发生核聚变产生的奥秘以来，美国、前苏联、中国成功地爆炸了氢弹,证明氢在热核聚变下确实具有惊人的能量。但氢弹的爆炸只能造成破坏，因为它的能量是在一瞬间通通释放出来的。能不能让氢弹中产生的热核聚变过程得到控制,使能量按人的需要一点一点地释放出来呢？如果能做到这一点,就等于在地球上能造出许多小太阳，让它们不断发光发热和发电。这个设想成为世界上许多科学家的共识,并决心努力把这个设想变成现实。 1991年11月9日，从英国牛津郡的卡勒姆联合欧洲核聚变实验室传出一个震惊世界的消息:在这个实验室的科学家们首次用氢的同位素氘和氚制成混合燃料，成功地实现了受控制的核聚变反应，第一次用热核聚变的方法产生了大约1.7兆瓦的电力。这一重大的突破性进展,使人类利用核聚变能量的设想有了光明的前景。因此，这一事件被我国发行量最大的杂志《半月谈》推举为1991国际事件中的第九件。 还是在1990年12月底,美国、日本、欧共体和前苏联的四个科研小组就联合起来,在英国牛津乡村地区的卡勒姆实验所,建造了一座供试验用的国际热核聚变实验反应堆。这个反应堆是一个像 汽车 轮胎一样的环形装置,科学家们在这个环形装置内注入氢的同位素氘、氚等燃料,然后把它们加热到几亿摄氏度的高温,使氢气的原子分裂成电子和原子核(称等离子体),就像太阳上的氢气在高温下分裂的情况一样。然后，这些氢原子核在高温下相互碰撞聚变成氦原子并释放出巨大的能量。由于氢气分裂后的氢等离子体温度太高,会把任何东西都熔化掉,因此在环形装置的空间内加了一个巨大的磁场，这个磁场可以把高温等离子体封闭并悬浮起来，不让等离子体挨近环形装置的任何零部件,避免了使环形装置等受到高温的损坏。 在这样的条件下，人们就可考虑将氢原子聚变时释放的能量用来发电。1991年11月9日的热核聚变试验的成功,虽然持续时间仅2秒钟,温度则达到了2亿摄氏度,释放的能量达2亿瓦,产生了约1.7兆瓦的电力。这意味着,人类向往的受控热核聚变获得了初步成功。 这次试验的意义之所以特别重大,是因为它使用的燃料是氢的同位素氘和氚,它们比原子能反应堆用的铀燃料容易生产得多,而且没有放射性污染。尤其是氘，是天然存在的元素,可以从海水中提取,它的资源很丰富，地球上仅海水中就有45万亿,而0.03克氘通过核聚变反应就能释放出相当于300千克汽油的能量。现在生产1千克铀燃料需要12000美元,而生产1千克氘只需300美元。 目前世界上还只有两个能用氘、氚进行热核聚变反应的装置,一个是前面已提到的英国牛津郡的卡勒姆联合欧洲核聚变环形装置，另一个是美国普林斯顿大学的托卡马克核聚变试验装置。但美国的这个装置至今还没有获得像英国的装置的成功。不过可以预料，人类在地球上制造“小太阳”产生受控制的热核聚变能的日子为期不远了。

中国新一代热核聚变装置EAST2010年9月28日首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。 负责这一项目的中国科学院等离子体所所长李建刚研究员说，此次实验实现了装置内部1亿度高温，等离子体建立、圆截面放电等各阶段的物理实验，达到了预期效果。EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆（ITER）计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。 中国于2003年加入ITER计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。EAST大科学工程总经理万元熙教授说，与ITER相比，EAST在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的等离子体位形及主要的工程技术基础是相似的，而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。据科技日报2014年10月17日消息，美国老牌军工巨头洛克希德马丁公司近日宣布，其已在开发一种基于核聚变技术的能源方面取得技术突破，第一个小至可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。 从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。