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聚变电工技术

作者:888扑克手机版 发布时间:2020-08-07 01:45 点击数:

  聚变电工技术 苏州科技学院天平学院 邢旭富 引言: 当今人类社会能源消耗空前, 每年消耗的煤, 石油, 天然气等碳氢能源达数十亿吨。 如果按这个消耗速度, 全世界的碳氢能源不到 200 年就会枯竭。 热核聚变技术。 作为面向未来的热核聚变技术, 也许需要 30 年到 50 年以后才能够成为稳定的能源供应。 中国正积极参与到国际能源科技合作项目 ITER 计划中, 同时还超前部署国内相关的技术研发工作。 原理: 热核聚变是指由质量小的原子, 主要是指氘或氚, 在一定条件下(如超高温和高压) , 发生原子核互相聚合作用, 生成新的质量更重的原子核, 并...

  聚变电工技术 苏州科技学院天平学院 邢旭富 引言: 当今人类社会能源消耗空前, 每年消耗的煤, 石油, 天然气等碳氢能源达数十亿吨。 如果按这个消耗速度, 全世界的碳氢能源不到 200 年就会枯竭。 热核聚变技术。 作为面向未来的热核聚变技术, 也许需要 30 年到 50 年以后才能够成为稳定的能源供应。 中国正积极参与到国际能源科技合作项目 ITER 计划中, 同时还超前部署国内相关的技术研发工作。 原理: 热核聚变是指由质量小的原子, 主要是指氘或氚, 在一定条件下(如超高温和高压) , 发生原子核互相聚合作用, 生成新的质量更重的原子核, 并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。 原子核中蕴藏巨大的能量, 原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核) 往往伴随着能量的释放。 如果是由重的原子核变化为轻的原子核, 叫核裂变, 如爆炸; 如果是由轻的原子核变化为重的原子核, 叫核聚变, 如太阳发光发热的能量来源。 应用: 1 、 可控核聚变的发生条件, 产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。 我们的太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热, 其中心温度达到 1 500 万摄氏度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应, 而地球上没办法获得巨大的压力, 只能通过提高温度来弥补, 不过这样一来温度要到上亿度才行。 核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受, 只能靠强大的磁场来约束。 此外这么高的温度,核反应点火也成为问题。 不过在 201 0 年 2 月 6 日, 美国利用高能激光实现核聚变点火所需条件。 中国也有“神光 2”将为中国的核聚变进行点火。 2、 核聚变的反应装置目前, 可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置。 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。 它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、 真空室(kamera)、 磁(magnit)、 线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在 20 世纪 50年代发明的。 托卡马克的中央是一个环形的真空室, 外面缠绕着线圈。 在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场, 将其中的等离子体加热到很高的温度, 以达到核聚变的目的。 中国也有两座核聚变实验装置。 3、 核聚变的优劣势 优势: (1 ) .核聚变释放的能量比核裂变更大 (2) .无高端核废料 (3) .可不对环境构成大的污染, 而且反应过程容易控制, 核事故风险极低! (4) .燃料供应充足, 地球上重氢有 1 0 万亿吨(每 1 升海水中含 30 毫克氘,而 30 毫克氘聚变产生的能量相当于 300 升汽油) (5) .无法用作核武器材料也就没有了政治干涉! 劣势: 反应要求极高, 技术要求极高 从理论上看, 用核聚变制造武器和提供部分能源, 是非常有益的。 但目前人类还没有办法, 对它们进行较好的利用。 (对于核裂变, 由于原料铀的储量不多, 政治干涉很大, 放射性与危险性大,核裂变的优势无法完全利用。 截至 2006 年, 核能(核裂变能) 发电占世界总电力约 1 5%。 说明了核裂变的应用的规模之大, 更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。 科学家们估计, 到 2025 年以后, 核聚变发电厂才有可能投入商业运营。 2050 年前后, 受控核聚变发电将广泛造福人类。 ) 与其有关的项目进度: 国际热核聚变实验堆(ITER) 组织理事会正式通过了《基准文件》 , ITER组织理事会主席叶夫根尼威利科夫表示, 这标志着 ITER 计划进入决定性阶段。 201 0 年 7 月 28 日, ITER 组织发布公报称, 来自欧盟、 中国、 美国、 日本、韩国、 俄罗斯和印度七方的理事以及一名国际原子能机构的观察员参加了 27 日至 28 日在该组织所在地、 法国南部的卡达拉舍举行的特别会议, 最终通过了《基准文件》 , 该文件包括两项重要内容, 一是项目预算, 二是项目时间表。 ITER 是为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而设计的, 其原理类似太阳发光发热, 即在上亿摄氏度的高温条件下, 利用氢的同位素氘、 氚的聚变反应释放出巨大能量, 从而为人类提供可持续发展的洁净能源。 ITER 实验堆高度为 24米, 直径 30 米, 计划产生等离子体的体积为 840 立方米, 维持时间为 400 秒,聚变能 500 兆瓦。 输出与输入能量比最低为 1 01∶, 最高可达到 301∶。 在时间表方面, ITER 组织决定放弃其原定于 201 8 年获得第一个等离子体的目标, 将时间推迟为 201 9 年 1 1 月。 预计 2026 年之后才会开始关键的氘、 氚核反应。 在预算方面, 欧盟将为该项目追加最多不超过 85 亿美元的额外资助, 该项目的总预算将达 1 90 亿美元。 该会议也提名日本物理学家本岛修为 ITER 组织新的总干事, 以接替从 2005年 1 1 月起担任 ITER 组织总干事的池田要。 此外, ITER 也将测试很多与聚变有关的关键技术, 包括加热、 控制和远程管理, 这些都是全尺寸核反应需要的技术。 如果 ITER 获得成功, 下一步将建立商用的反应堆, 可能又再需要花费 1 0 年多的时间。 2006 年 5 月 24 日, 参与 ITER 计划的七方草签了与该计划有关的一系列合作协议, 同年 1 1 月签署了 ITER 条约。 2007 年 1 0 月 24 日, 该条约正式生效,标志着 ITER 组织正式成立, ITER 计划进入正式实施阶段。 虽然聚变电工技术仍在发展阶段, 但其发展前景确是十分明亮, 若干年后,其必定是人类能源主要成为部分!

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