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7国联合建造人造太阳内幕

据北京科技报12月19日报道,用海水为原料,来实现“人造太阳”的梦想不再是水中捞月。11月21日,来自欧盟、美国、中国、日本、印度、俄罗斯和韩国的七方代表在法国巴黎举行的国际热核聚变实验反应堆计划的会议上正式签署了联合实验协定,“人造太阳”计划正式启动。“人造太阳”计划是继国际空间站项目之后最大的国际科学合作项目。中国为什么要参加这样一个协定?“人造太阳”计划对中国乃至人类到底有怎样的意义?几天前,记者终于采访到了国家科技部ITER计划中国办公室主任罗德隆。为什么要把这项联合实验协定称为“人造太阳”计划“核能分为核裂变能与核聚变能。核裂变能已经被人类加以利用,我国的秦山和大亚湾核电站就是利用核裂变能来发电。而‘人造太阳’的称谓则来自于核聚变能,它可以产生大量的能量,和太阳的工作原理接近。”在国家科技部ITER计划中国办公室,罗德隆主任告诉记者。太阳上那么巨大的能量来自于哪里?它来自于核聚变反应。在太阳的中心,温度高达1500万摄氏度,气压达到3000多亿个大气压,在这样的高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并放出大量能量。几十亿年来,太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置,无休止地向外辐射着能量。ITER计划的工作原理和太阳有着异曲同工之妙,科学家发现,在人类目前比较了解的聚变反应中,氢的两种同位素氘和氚的聚变效率最高,氘和氚结合变成氦,同时能释放出巨大的能量。这些能量在转化后,可以成为电能等各种能量。这就是人造太阳的原理。“人造太阳”项目一旦实现商用化,人类将不必再担心能源问题“最难得的是氘在地球上的储量是很丰富的!”罗德隆介绍,每立方米的水中有30克,可以用电解提取。氚是不稳定的放射性同位素,在自然界里没有,必须用锂来制取。地壳里有不少锂,海水中也有一些。理论上,只需要1千克氘和10千克锂,就能以1000兆瓦的功率发电1天,相当于烧上1万吨煤所产生的热能。即使考虑运营成本,核聚变的能量产出也非常可观。一旦实现商用化,人们可以完全不必再受“几百年里石油会用光”等问题的困扰了。记者从相关资料获悉,根据科学家的分析,如果我们未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站,每年只需要从海水中提取304公斤的氘就可以产生1000兆瓦的电量。照此计算,地球上仅在海水中含的氘就有45万亿吨,足够人类使用上百亿年,比太阳的寿命还要长。“人造太阳”计划预计持续35年,参与各方平等享有知识产权罗德隆介绍,根据这次谈判结果显示,这个将建在法国南部城市卡达拉奇的项目,将在2007年正式开工。预计持续35年,前10年用于建设反应堆;后20年用于操作实验;最后5年是将实验的反应堆活化、拆除。这一项目总花费预计约为50亿欧元,欧盟将承担约一半的费用,其余6方分别承担10%,就是说,包括人力、物力及实物的投入,中国也将为此支出5亿欧元的成本。此外,参与的各方能完全平等地分享所有的相关资料和知识产权,这是继国际空间站项目之后最大的国际科学合作项目。中国的ITER专家将承担电源、超导纵场线圈系统和包层块的建设人们何时能用上“人造太阳”给我们带来的清洁能源呢?罗德隆说:“科学研究是个漫长的过程,在过去60年里,关于核聚变研究是在全世界的共同努力下,取得了目前的认识和进展。但不是今天说有进展,明天我们就可以运用‘人造太阳’了!但有一点很明白,任何科学领域的研究都有风险。如果ITER计划一旦成功进入商用,而我国没有这项技术的话,我们就要花大价钱去购买,到那时就不是现在的这个价格了。” “对ITER的重要性需要有长期的认识。”罗德隆说:“从目前人类对ITER的认识,我们可以看到将氘和氚放在反应堆里用1亿摄氏度的微波加热,聚变后将其束缚在一个类似于游泳圈的磁场中,将它产生的巨大能量再转化成人们所需要的其他各种能量。在计划中,中国的ITER专家将承担电源、超导纵场线圈系统和包层块的建设。”“人造太阳”采取核聚变的方式,几乎不用担心辐射的问题罗德隆说,通过核裂变能技术进行发电,目前存在着一些令人担忧的问题,比如放射性核废料的处理。一个典型的事例就是1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏,直接和间接导致4000人死亡。此外,核裂变能发电的燃料是铀矿石,而其在全球的储量也十分有限。核工业集团西南核物理研究所的托卡马克实验与诊断研究室主任杨青巍就曾表示,以中国为例,按照目前推算,自有铀资源仅可以供40座百万千瓦的核电站运行50年左右,迟早会用完。ITER计划会不会重演切尔诺贝利核电站泄漏的悲剧?罗德隆给了肯定的答案,“不会!没有这样的可能!”他重申,与现有的核裂变反应堆不同,ITER将采取核聚变的方式来产生能量。这一方式与太阳能的产生方式类似。ITER采用海水为原料,在上亿摄氏度的超高温条件下,利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出能量来。所以大可不必担心辐射的问题。记者从欧盟关于ITER的官方网站中看到,根据实验分析表明,在正常情况下,每年在此工作并处于最暴露岗位的员工,将会受到大于自然状态下1%的辐射。即使在最严重事故累积发生时,根据国际防辐射委员会和国际原子能机构的指导方针,处于最暴露岗位的员工也无需进行隔离。ITER的花絮"人造太阳"选址之争鉴于ITER重要的能源和科技战略意义,以及其可能带来的经济和社会效益,ITER最终选址一直是参与国竞争的焦点。在欧盟内部,西班牙的班德洛斯曾是法国卡达拉奇的竞争对手,但为了体现欧洲的整体意识,欧盟一致同意支持法国的卡达拉奇。加拿大一直有意参加竞争,不想却因财政问题而退出角逐。而后,与法国竞争最激烈的日本也欲“摘果”。法国和日本两国互不相让,足足僵持了一年半。最后日本选择了让步,但它的屈服也是有条件的,虽然出了全部费用的10%,但日本将得到20%的零件制造合同以及20%的科研职位,而不是按出钱的份额只占10%。日本得到的好处超过了它的贡献份额,这让其他国家未免不平衡。罗主任笑言:“所以,欧盟在后来的加入者中,重申了大家不要争建造地址,最终达成了所有的科研成果和资料在七个参与方内共享。”

本报杭州10月23日讯(记者 张冬素 实习生 黄琛) 今天上午,我国第一家专门为ITER(国际热核聚变实验反应堆)计划设立的聚变理论与模拟中心在浙江大学成立。作为一个开放性的人才培养、研究平台,该中心将在10年内培养100名左右建造“人造太阳”的等离子体物理的尖端人才。  我国近年来在核聚变研究上进展顺利,今年9月,我国设计的EAST热核实验反应装置成功获得电流超过200千安、时间近3秒的高温等离子体放电,是全球目前唯一能支持ITER计划预研的全超导装置。浙大聚变理论与模拟中心由浙江大学、中国科学院等离子体物理研究所、核工业西南物理研究院和国家863计划804主题共同资助,是我国等离子体物理人才的开放性培养平台。5年内,聚变理论与模拟中心将计划向国内外招收20名左右博士后,30名左右博士和20名硕士,逐步发展成为国家级的聚变理论与模拟研究和人才培养中心。(2006年10月24日)

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