中国的人造太阳有重大突破 首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”,标志我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越,对人类加快实现聚变发电具有重要意义。那么问题来了:可控核聚变的技术难点在哪里呐?上次探访西部科学城成都中心,听专家介绍到主要有以下几个难点:
一是实现高温等离子体的约束。核聚变需要极高的温度和压力让氢的同位素氘和氚等离子体发生聚变反应,在地球上要达到上亿摄氏度。目前主要用磁约束(如托卡马克装置)和惯性约束来限制等离子体。磁约束中,让高温等离子体长时间稳定在磁场中很困难,等离子体会出现各种不稳定现象,像磁流体力学不稳定性,导致能量损失,影响聚变持续进行。惯性约束则需要精确控制多束高能激光或粒子束同时均匀地聚焦在燃料靶丸上,技术要求极高。
二是材料问题。面对如此高的温度和聚变产生的中子辐射,很难找到能承受这种极端条件的材料。现有的材料在这样的环境下会受到严重的损伤,出现材料的肿胀、脆化等情况,影响装置的使用寿命和性能。
三是能量的输入和输出平衡。要启动聚变反应需要输入大量的能量来加热等离子体和维持装置运行,目前很多实验装置消耗的能量比产生的能量还多,需要提升技术来使输出能量大于输入能量,达到能量的净增益,这是实现可控核聚变实用化的关键一步。
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