【人造太阳:为开发核聚变能源探路】
 

眼下,合肥科学岛春光无限、生机盎然。小岛的中间地带,矗立着一座外形酷似宇宙飞船的大楼——中国科学院合肥研究院等离子体所;大楼深处,有一个大科学装置——全超导托卡马克核聚变实验装置(中文名为东方超环,简称EAST),俗称“人造太阳”。

  这座由我国自主设计、自主建造的核聚变实验装置,多次创造出等离子体运行的世界纪录,代表着我国磁约束聚变研究在高温等离子体运行物理和工程方面的研究水平,为全人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。

  “人造太阳”长什么样?何时能造福人类?前不久,记者进行了实地探访。

  一旦人类掌握了核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源

  尽管提前做了一些功课,当真正来到“人造太阳”面前,这个庞然大物依然让人震撼。装置主体高11米、直径8米、重达400吨,周围供电、冷却等辅助设备林立。其核心结构是一个像面包圈的环形磁容器“托卡马克”。

  探访当天,“人造太阳”并未进行实验。大约十几名科研人员手持检测工具,在装置主体上下攀爬,进行设备维护和更新。装置零件数量巨大,材料和工艺完全依靠自主研发。从2006年建成至今,装置每年都会进行保养和零部件更新换代,确保实验的顺利进行。

  俗话说万物生长靠太阳。在太阳内部无时无刻不在发生着核聚变,为大自然带来最普遍的能量来源。所谓“人造太阳”,是指充分利用这个科学原理,在地球上建造一套核聚变装置,像太阳一样发生核聚变反应,从而源源不断地产生能量。严格意义上讲,“人造太阳”的称谓并非专属于东方超环,凡是应用了类似原理的装置,都能这么称呼。

  “人造太阳”重要性体现在哪里?

  这要从核聚变能的优点说起。相比核裂变,核聚变没有放射性。氘和氚反应的生成物是氦气,对环境无害,一旦造成反应的等离子体熄灭,聚变反应会终止。核聚变的原料储量也很丰富,氘可以直接在海水中提取,氚则可以通过中子和锂反应产生。据估算,一升海水中提炼出来的氘经过核聚变反应释放出的能量相当于300升汽油完全燃烧释放的能量。核聚变能凭借资源无限、清洁环保,不产生高放射性核废料等优点,是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。一旦人类掌握了核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源。

  东方超环这座大科学装置对实现核聚变能有什么贡献?

  中科院合肥研究院副院长、等离子体所所长宋云涛介绍,这座大科学装置的科学目标,正是从前期基础研究出发,对受控核聚变相关的前沿物理问题展开探索性实验研究,既着眼物理理论突破,同时验证工程上的可行性,为将来打造真正的商业聚变堆、电站打下基础。

  太阳发生核聚变,主要依靠星球引力约束等离子体。可地球上没有那么大引力,要想让能量不失控,就需要借助磁场来约束。受控热核聚变的实现离不开超高温、超低温、超强磁场、超大电流、超高真空的极限环境,科学家们用磁场做成“托卡马克”这座“磁笼”,牢牢将高温物质控制住,磁场外面用真空隔绝,保护装置材料不被烧毁。

  尽管主流可控核聚变方式不止有磁约束这一种,还有惯性约束、引力约束等,但磁约束在实验室条件下接近成功,也是国际上主流的研究方向。因此,托卡马克核聚变实验装置被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径,是地球寻找聚变能源出路的希望。

  在东方超环这座大科学装置的牵引下,衍生出一系列创新成果

  从5000万摄氏度放电30秒至60秒,再到百秒,再到1亿摄氏度运行20秒……东方超环不断刷新着放电纪录。如果能较长时间维持1亿摄氏度的高温,实现接近1000秒的放电时间,将证明人类距离解决核聚变商业化应用的步伐更进一步。

  每一秒的增长,在科学上都具有极高的难度,背后是科研人员夜以继日的钻研和呕心沥血的付出。

  实现受控热核聚变和稳态约束等离子体,是国际共性科学难题。根据物理学理论“劳森判据”,核聚变点火条件包括核聚变燃料的温度、密度和约束时间这三个要素。据等离子体所博士鄢容介绍,想实现聚变反应,首先要达到1亿摄氏度以上,使聚变燃料完全电离,并在保证等离子体密度的前提下,将高温等离子体维持相对足够长的时间,不泄露不逃逸,才可能释放出足够多的能量。托卡马克的高温物质,就像是一群正在嬉戏打闹的淘气孩子,很难控制。温度、密度、时间这三个要素缺一不可,相互协调到最佳状态,才能实现稳态约束。

  除了科学实验难度高,作为集成系统,这个装置对工程配合要求也极高。据了解,整个大科学装置总共有48个窗口,零件数量相当于5架波音777飞机的零件总和。短短的数十秒运行中,任何一个零件失灵,任何一滴不该出现的水珠,任何一个停滞的环节,都会导致实验风险。科研人员不舍昼夜地实验、调试,就是希望能更精确掌握等离子体的基本特性,研究改进磁笼子的形态和性质,在看似杂乱无章的现象中发掘科学规律,提出长时间等离子体稳定约束的最佳运行方案。

  大科学装置集高精尖技术于一身,其承载的意义早已不止追求科学目标本身。在东方超环这座大科学装置的牵引下,衍生出了一系列重要的创新成果,形成了超导技术、低温技术、等离子体技术、生物技术、材料技术、机器人技术等多个产业技术板块,推动一大批高新技术成果实现转移转化,实现了“一路摘瓜”“沿途下蛋”。

  比如,质子和重离子放疗是目前国际公认最尖端的放射治疗技术,一直被发达国家所垄断。等离子体所利用大科学装置的超导技术,积极研制国内首套具有自主知识产权的医用超导质子癌症治疗系统,将大幅降低患者治疗费用。

  此外,等离子体还能治疗皮肤病,有广谱抗菌、加速凝血、促进细胞增殖、无耐药性及副作用等优点;等离子体所将大科学装置离子束技术引入生物学科,致力于微生物新菌种的创制、发酵调控、产物分离分析及终端产品的研究和产业转化。

  据介绍,我国的核聚变研究与国际基本同步,甚至在聚变某些技术领域确立了领跑地位,在超导、稳态控制、加热等方面巩固了中国特色。有国外期刊称赞“中国创造了聚变历史”“在这里科学价值得到极大体现”。

  以东方超环项目为依托,科研人员参与了目前全球规模最大的国际科研合作项目

  在国际科技合作方面,东方超环作为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放平台之一,积极开展国际联合实验,促进了全面开放共享。

  更重要的是,以这个项目为依托,我国科研人员参与了目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目ITER(国际热核聚变实验堆计划)。该计划的目标是在和平利用聚变能的基础上,探索聚变在科学和工程上的可行性。包含中国在内的多个国家参与了这个国家大科学项目,举多国合力向受控聚变实验堆迈进。

  “东方超环很像ITER的缩小版,运行模式也都是采用了长脉冲高约束。我国科研人员在这个装置上摸爬滚打这么多年,每个材料都摸过,每个环节都练过,真正积累了等离子体运行的实际经验,能在科学原理和工程建设上为ITER提供宝贵参考经验。”宋云涛说。

  当前,我国承担了ITER10%左右的采购包,其中七成由中科院合肥研究院等离子体所承担。科研人员勇于担当,直接争取到ITER最重要的核心设备“超导磁体”的建造任务。这个任务风险很大,但科研人员不畏艰难,高效高质交付了18个采购包制造内容,涵盖了ITER装置几乎所有关键部件, 由上百家科研院所和企业承担。大电流高温超导直流电缆、脉冲高压变电站首台主变压器……自主研发的各项设备运到欧洲,获得了合作伙伴的高度认可。也正因为他们的出色表现,我国直接拿下了整个装置的总装任务。2020年10月,ITER计划启动主体安装工作,我国科研人员恪守承诺,确保安装进度正常。

  参与ITER项目十几年,我国科研团队获得了深度参与国际科研合作项目的机会,积累了建造“人造太阳”的经验,在材料科学、超导技术等领域研发能力得到进步,为中国建造聚变工程实验堆(CFETR)奠定了基础。

  “许多研究物理的年轻人通过在ITER的历练,开阔了眼界,锻炼了本领,回国后成为‘挑大梁’的骨干。”宋云涛说,许多与合肥院合作的国内企业,在生产超导材料、打造零部件方面达到水平一流,积累了国际工程管理、国际合作经验;一些企业甚至走出国门,拿到了国际订单。

  “作为东方超环的科研团队,我们感到责任重大、使命光荣。近期,我们希望通过努力,向超高温度更长时间的放电努力,产出一批原创性、战略性、集成性创新成果;长期而言,我们盼望着能够实现大科学装置能量输出大于输入,争取在2040年前后建成聚变电站,让千家万户早日用上核聚变能源,实现清洁能源梦想。”宋云涛说。(记者 刘诗瑶)

来源:人民日报

ライフイズビューティフル
Life is beautiful

何がどうなって ここに立ってるんだ,
何事何时 我站到了这里,

時々われに帰って 首をかしげるんだ,
有时回过神来 会对此产生疑问,

歌うのが好きな少年だった だけどそれを誰にもいえない気弱な子だった,
虽然曾是热爱唱歌的少年 但也是不敢告诉别人的胆小孩子,

久しぶりだな そっちはどうだ? 元気してんなら 別にそれでいいんだ,
长久不见 你现在如何呢 你要是身体健康 其实就这样挺好的啊,

つまらねぇ愚痴は 言いっこなしだ 昔話もたまにはいいか,
无聊的牢骚 已经说尽了啊 偶尔说些从前的事如何呢,

わいは今も歌っているんだ 暗い歌ばかり歌いやがってと人は言うが,
俺如今仍在歌唱呢 虽然人们说我总唱些阴暗的歌,

ぜってぇまけねぇって 気持ちだけで 今まで ここまで やってきたんだ,
单凭心中不认输的热血 才走到今天的啊,

これだけは本気でゆずれないんだ 背負ってるものが増えすぎたようだ,
只此一点我当真不让 背负的东西好像变得太多,

夢を諦めた人 捨てた人 叶えられず死んだ人 覚えているか?
还记得那些放弃了梦想 丢弃了梦想 梦想不成真而死去的人们吗,

あっけなく命や夢が消える星で ありふれた良くある悲しい話,
鸿毛般轻的生命与梦想消逝后 变成星星闪烁 这是时常听说的悲伤故事,

そんなもんに飽きもせず泣き笑い 人生は美しい,对于那些从不厌倦 有哭有笑的人生 真是美好,

一つを手に入れて一つを失くして いつも何か足りないって泣いている,
得到了一些 失去了一些 因为总是不足够而哭泣,

だけど後悔なんてしてやるものか 人生は美しい,但又怎么可能因此就后悔了呢 人生 真是美好,

いつもの居酒屋で はしゃぎすぎた 始発で帰る馬鹿達を 太陽が照らした,
在常去的居酒屋玩脱后 列车始发时刻启程回家的笨蛋们 直射在阳光下,

「俺らの夜明けがやってきたんだ」 誰かが言った,有人说了一句 “我们的黎明到来了呢”,

頭は痛いが 妙に笑えた,
虽然头痛难忍 却莫名笑出了声,

そんな日々も 今はもう遠い あの頃のギターは埃をかぶってた,
那些岁月 如今已远去 当时弹的吉他已布满尘埃,

けどな これだけは絶対言える 俺らの夜明けはもうすぐそこだ,
但是啊 只有这句绝对正确 我们的黎明就在前方,

信じた人や物が過ぎ去る街で ありふれたどこにでもある悔し涙,
在信任的人与物接连离去的城市里 最常见不值钱的悔恨眼泪,

そんなもんに未だに突き動かされる 人生は美しい,
至今仍能因此心潮澎湃 人生 真是美好,

ファミレスで喧嘩したぶりのあいつが 電車に向かって手をふり続けていた,
在家庭餐厅里拌嘴的那个人 朝着电车不断挥手,

過ぎてゆく景色 二度と振り向かないよ 人生は美しい,
风景转瞬即逝 别再回头去看了啊 人生 真是美好,

こんな時間か そろそろ帰るか?
已经这么晚了 差不多回吧?

なんだ帰りたくないって まぁ わいも同じだが,
但你好像不想回去 好吧 俺也一样啊,

不安は多いが 進むべきだ 情熱一つで何でもできるはずさ,
多是不安 但仍应前行 单凭热情理应能所向无敌的啊,

東京 青森 路上 ライブハウス きっと場所なんてどこでも良かった,
东京 青森 路边 LIVE HOUSE 地点什么没有关系啊,

歌う場所はどこでもいいぜ 歌う歌がわいの歌なら,
唱歌的地点哪里都行 只要唱的是俺自己的歌,

悔し涙振りほどいて叫んだ歌 大事なものは二度と離さないよ,
放任悔恨的泪水流下而大声唱出的歌 重要的东西不能再放手了啊,

振り向くな後ろには花も咲かねぇ 人生は美しい,别再回头 身后不会有绽开的花 人生 真是美好,

じゃあなまたな身体だけは気をつけろよ しっかり歩けよふらついてるぜ,
再见吧 再会吧 一定要注意健康啊 好好走路 你都摇摇晃晃的啦,

見ろよもう朝日が昇ってきた 人生は美しい,
你看啊 朝阳已经升起了 人生 真是美好,

人生は美しい
人生真是美好。

#书香油城# 【海上天使 】她最喜欢海上的早晨了。

  她说,早晨当太阳从大海里升起来,一海的金光,而海鸥就在金光里飞翔,看到这些不由得心生欢喜,不由得自己也长了翅膀。真的,美好的一天就这样开始了。

  她叫刘旋,是桩西采油厂管理四区的一名采油女工,曾在著名的老168井组工作过。她说起当年,就像说起昨天,一切都那么清晰明亮,记忆犹新。

  那时候,她刚参加工作不久,对工作满怀期待和憧憬。她开始工作的时候是在老163井组,那里连着陆地,没有多少新鲜感,而老168井组则不同,这里伸进了大海,在海上采油。你想啊,大海给人多少遐想啊!

  老168所属区块的油藏是1986年发现的,1988年投入开发,2008年3月开始修筑进海路和平台,2009年2月开始钻探,2010年9月建成投产,共有油水井67口。刘旋就是这个时候从老163抽调到老168井组的,和她一起来的有6个男职工、12个女职工,他们18个人就负责这个井组的生产运行。刚投产时,千头万绪,各种流程管线齐头并进,工作量相当大。她上的是小班,倒流程、量油、巡井,都是从头学起,同时她和姐妹们还兼着给油井除锈、刷漆,负责打扫卫生等工作。多干点工作没什么,当时年轻,有的是力气,累了,休息一晚上第二天就又生龙活虎了。只是,当时的环境太艰苦了,现在想想,刘旋说,似乎还能摸到满脸的尘土呢。

  就说到计量房量油吧。那闸门高,地面低,够不着,她们就搬来大石头垫脚,一块不够,两块摞起来,两块不够,三块摞起来,直到够得着为止。顶讨厌的是当时的土太多,窗户不像现在这样密封,外面的路面又没有硬化,刚打扫干净屋里、擦干净闸门,一打开门,就又到处都是土了,抹一下脸,也全是土。

  这些也能克服,不就是点土吗,洗洗也就干净了,顶多浪费点水。最打怵的是雨天,巡井啊查水表什么的。因为下雨,路面泥泞。泥泞其实也不怕,怕的是曾经的泥浆池那边,上面填了很多新土,看起来挺好的,其实路面是暄的,一脚下去,脚拔出来了,雨鞋留在里面了,这样的路每次要走一两个小时,真的是不堪回首啊。

  这些也能克服,无非小心一点多花点时间就行。最担心的是分离器。干过采油的人都会明白,遇到新井投产时,就要随时盯着那个卧式分离器。因为新井投产,压力不稳,或者气量大,心里是没数的,一旦分离器的压力值超过极限,就有危险,所以一点也不敢懈怠。严重的时候,一分钟也不能离开。当时是冬天,冷啊,他们就穿着棉工衣戴着棉帽,搬一把凳子,披个棉被,眼睛一眨不眨地守在那里,一旦超出极限值,好立马通知队上采取措施。

  这些也没什么,有责任心即可。最怕的是风暴潮,风暴潮来的时候,两天两夜回不了家。说到2010年的风暴潮,刘旋说,至今还有些后怕呢。

  2010年真的是最艰苦的一年。大雨时,潮水经常漫过路面,这些也好说,多注意注意也能克服。可是,那年的海冰特别多,据说是因为雨水多、盐分少的原因。

  那个冬天,经常毫无征兆的海冰突然就涌上了路面,有时高达两米多,根本没法走。队上就用单斗清冰清路障。为了不耽误上班,职工就走辅路,从老163走1.5公里到老168。那段路,被他们戏谑地称为“新时代的雪山”。

  他们是怎么走的呢?

  刘旋说,看到红军过雪山都打着绑带吧?为了不让自己的腿冻伤,他们也发明了一种绑带。那就是用作业队职工作业时用的地膜,也就是厚厚的塑料布,从工鞋处往上裹,一层一层地往上裹,一直裹到膝盖。怕漏水,他们就又在外面用宽透明胶粘起来,直到感觉万无一失才罢休。把自己裹起来之后,怎么走进去呢?毕竟是冰上行走,两边都是大海,一旦掉下去,不敢想象啊。刘旋记得很清楚,当时他们的站长方海军一手拄着木棍,一手牵着她,班长施健也是一手拄着木棍,一手牵着王玲玲,像红军过雪山一样,战战兢兢履着厚厚的冰走到了老168。刘旋说,当时参加工作不久,经验不足,年龄也小,是不知道害怕的,有一股子冲劲,甚至被自己感动了,感到很自豪,很骄傲。当时她还没有结婚,也没有孩子,好像无牵无挂,可是现在想来,真的后怕呢……

  就是这么千辛万苦创建的老168井组,正是年富力强产油正旺的老168井组,就要关闭封井了,真的舍不得呀。每天和这些井朝夕相处,就像亲人一样,这里的每口井都留下了她的脚印,每条管线都有她洒下的汗水,它们也见证了她的青春,她的梦想,和她的未来。

  刘旋轻轻拭去眼角的泪水。她笑着说,我还会来的,那时候我会带着我的父母我的孩子,让他们来看看我曾经工作的地方多么美,居然是黄河三角洲国家级自然保护区呀,让他们知道,我们也曾为黄河流域生态保护和高质量发展作出了自己的贡献。

刘旋笑了,她笑得是那么美。(刘平平)


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 2020年12月15日下午,南京市委召开全市领导干部警示教育大会,张敬华和与会人员集体观看了警示教育片《正风反腐没有休止符》。通过梳理中央纪委国家监委通报的省部
  • 而且这个“Na”字是威力无边的,可行使一百零八种变化,视行使此咒者的意愿与意念)Mo 代表 : Gonakamano BuddhaPu 代表 : Gassapo
  • [求关注] 肖战主演的电视剧斗罗大陆特效好看,剧情饱满,适合全家老少一起看[哈哈][哈哈][哈哈]肖战平安喜乐 肖战顺顺利利 肖战星途璀璨 肖战正能量艺人 肖
  • 【天津市发热门诊地址、电话和候诊信息定时播报】12月21日20时,全市#发热门诊候诊信息定时播报#: 1.泰达医院候诊 3 人 2.第五中心医院候诊 3 人 3
  • 到我初中那会儿,虽然不懂事,但是感觉到父母都有出轨的迹象了,妈妈和一个年龄相仿的老乡同事走得近,毕竟我爸爸大了十多岁,我爸也似乎有个年轻漂亮的女同事朋友,应
  • 做了5年多的二手车,一些想说的心里话,打几行字跟大家聊一聊,我一直觉得卖二手车不如卖人设,总结了大部分客户,他们是相信我这个人,才来找我买二手车。我就是我啊,做
  • (非官方路透橘就不发啦)橘大胆猜测一下,B站的剪刀手太太应该已经迫不及待了~龚俊《安乐传》别的不说,这部剧就是颜狗的天堂吧~原著中双A的设定,两个事业批同时智商
  • (但老實說我也沒多喜歡這個主角,可能只是喜歡看比賽吧[笑cry])後來我才知道:當別的女生都在看美少女主題時,我在看魔神英雄傳,絕對無敵雷神王和閃電霹靂車...
  • 巧用参照物对比打造纸片人视觉效果,轻松get到人在衣中晃的时髦廓形美学!巧用参照物对比打造纸片人视觉效果,轻松get到人在衣中晃的时髦廓形美学!
  • 有这种面相特征的男人赚钱能力强,但秉承君子爱财取之有道的原则,不会做不正当的生意。如果你没有挣到钱,说明你不懂得这个“赢”字的真正含义。
  • !!
  • ○以你之名 书我一生○你是我热爱世界的原因○满树荣华,你是心之所向○所有的温柔眷恋都是对你灿若星辰的喜欢○南风过境十里 春风不如你磊磊22岁生日快乐@吴磊LEO
  • 最能表现曾国藩宽容的,就是他与左宗棠的关系。一个人自认为有才华,自认为很聪明,最后往往是被自己的聪明和才华束缚住的。
  • 今年2021年遇到的最可爱的小野猫是去健身房锻炼回家偶遇上的一只黄白花纹的。动物还是要花很多精力的,我的小狗花了我六年多的金钱与精力。
  • 铁柱手作|2021年终总结2021年是我辞职做自由职业的第1年,其实也没想到能慢慢把一份爱好当成工作,这一年因为手作认识了很多各行各业you秀的朋友,鼓励我前行
  • (财联社)【商汤重启公开招股 基石投资者与账簿管理人出现变动】12月20日,商汤重启招股,基石投资者包括中国诚通旗下的混合所有制改革基金、徐汇资本、国盛集团、上
  • “对在衣服上发现的虱子进行的基因研究表明,衣服至少起源于17万年前生活在非洲的现代人。△ 古老骨头能做衣服实际上,Hallett等人第一次开始研究Contreb
  • 别的一切顺其自然 我喜欢的样子你都有,正好你也是我喜欢的 希望你笑的像孩子一样甜,一样傻 希望你开心开心开心[心][心][心] 希望你快乐快乐快乐[心][心][
  • 男命财官不现是晚婚信息,并且女命枭神旺者,往往也很难有幸福的婚姻。    2、女遇伤官星旺、男逢劫财星重者    对于女的来讲伤官星太旺、男的八字中若劫财比肩星
  • 2 周星驰的性格问题,星爷的性格是属于那种桀骜不驯的,与人交流成为了他最大的障碍。但每次都被星爷婉言拒绝,要说不上春晚的原因无非就是三点:1 明星上春晚无非就是