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聚焦清洁新能源发展 探索冷聚变技术

发布时间:2018-05-28 15:01内容来源:新电力网 点击:

导语:如何解决人类的清洁可再生能源问题,减少直至消除因使用能源问题,导致环境受污染的难题。这是全世界都在关心的事情,最近我报新电力网采访了广州冷聚变实验室的核物理科学家林溪石。请他解答了一些有关于冷聚变的问题,现将采访情况报道如下:

林溪石,广东雷州人,1968年入伍,1969年加入中国共产党。博士生导师,我军工程装备专业学科带头人、国际著名地雷专家、我国军控问题国际谈判技术专家。曾任职中国解放军某科研设计院,高级工程师、总工程师专业技术一级、少将军衔。受聘于沈阳理工大学核物理教授,曾任解放军理工大学硕士生导师、空军工程大学博士生导师,曾当选第七届全国人大代表和第十届全国政协委员,1990年被国家人事部确定为国家级有突出贡献的中青年专家,同时享受国务院特殊津贴,2013年按正军级待遇退休。

聚焦清洁新能源发展 探索冷聚变技术

过去的三十余年中,林溪石教授先后取得60余项科研成果,其中达到国际先进水平的成果14项,列入我军装备的成果13项。并先后获得国家级科技进步二等奖2项,国家级科技进步奖三等奖多项,军队级科技进步一等奖 3项,军队级科技进步二等奖16项。因科技成果突出,他荣立一等功1次,二等功4次,三等功5次,相继被沈阳军区评为“军区先进科技工作者”,树为“刻苦攻关的科技干部标兵”;被总参谋部评为“全军科技先进工作者”、被全国科协评为“全国科技先进工作者”。

有关新能源技术的聚焦探索

新电力网:林教授,我们知道,随着科技进步和医疗水平的提升,人类的寿命不断延长,对资源的需求也随之进一步增加。然而,地球上现有的资源毕竟是有限的,“能源危机”的说法时常见诸新闻。目前我们面临的能源形势是什么?

林溪石:有资料统计,到下世纪中叶,世界的人口将会达到当今的两倍,并且能源需求将达到三倍。其中发展中国家工业化和经济增长需求占到了极大比例。所以,如果继续使用矿石燃料(煤、石油、天然气和铀),将迅速耗尽这些有限的局部自然资源。而且燃烧这些矿石燃料还会造成不可挽回的环境危害。

新电力网:您能就新能源技术的开发和利用给我们讲讲吗?

林溪石:正如我刚才所说,当今时代的能源形势非常严峻,这促使着世界各国将新能源的开发与利用放在首位。太阳能光伏发电和风力发电是目前最环保的可再生能源之一,但是它们的功率较小,而且供电不够稳定,难以担当代替全社会能源需求的重任。水力发电也是环保可再生能源,但是修建大型水坝对环境生态影响也很大,目前有些国家已经开始拆除大型水电站(例如美国),就连我国的三峡水电站目前国内外有些专家也在议论是否应列入拆除的考虑中。从环保排放的角度看,核能是可以做到零排放的。目前自然界中有两种核能,一种是裂变、一种是聚变,核能除了可以用于武器,如原子弹、氢弹、中子弹等,还可以广泛应用于民用,例如遍布世界各地的核电站就是利用裂变核能做成的,但是目前为止聚变核能还没开发成功,聚变核能无污染无辐射,是自然界的一种可再生能源,它的燃料来自大海,来源广泛容易采集,是人类终身可用的可再生能源,它的开发成功将一劳永逸的解决人类的能源问题核裂变能源是目前广泛应用的能源,它已经广泛地应用在遍布世界各地的核电站和核动力舰船之中。但是核裂变的缺点太严重,它的废料有强烈的放射性,半衰期长达千年之久,难以处理。裂变核电站也很容易发生核事故,一旦发生事故,波及范围很大,危害的时间很长。就像前苏联的切尔诺贝利核电站和前不久的日本福岛核电站事故那样。应该说明的是核裂变所用的燃料铀,在地球上的存量也是有限的,所以说核裂变并不是一种可再生能源。

记着:林教授,请您给我们讲讲与冷聚变有关的问题。

林溪石:聚变堆目前处于试验研发阶段,聚变堆最有前途。第一、它的核燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘(来源于太阳风带来的氘原子)和人造核元素氚,可以说是资源取之不尽用之不竭。第二、它没有放射性核废料,不产生任何污染。第三、它好控制,随时可以关闭停堆,安全性极好。正因为此,所以世界各国均有杰出科学家投身于此,希望能让聚变堆为民生所用。但是聚变堆的点火和维持反应的条件是需要接近一亿度的高温和十万个兆帕的压力。所以也有人称聚变堆为热堆。这只有天体才能创造的条件,想要在地球上完成十分困难。

新电力网:如果达不到高温高压的条件,在常温的条件下,是否还有途径呢?

林溪石:我认为在自然界中,绝不会只有一种方法达到一个目的。常温核聚变,又称冷核聚变,是指在理论上接近常温(1000K以下)、常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。核聚变反应中,多个轻原子核被强行聚合形成一个重原子核,并伴随能量释放。冷核聚变即是现在所用更正式名称——“低能量核反应”的通俗名称,隶属于凝聚态物质核科学。

现在世界上有多种核电站,而聚变核电站最有前途,其中常温聚变核电站又是最理想的能源。常温聚变核电技术由于没有放射性污染,不需笨重的保护隔离装置,因而反应堆可以小型化。所以该技术可以广泛应用于船舶、车辆、航空等领域,替代目前的汽油和其他燃料,而且由于零排放,是最清洁的可再生能源。

发现T粒子 打开新技术大门

新电力网:聚变发电技术最早是什么时候出现的?

林溪石:是在20世纪50年代初。前苏联科学家曾在国际上率先提出磁约束的概念,并于1954年建成了世界上第一个磁约束装置-形如中空面包圈的环形器“托卡马克(Tokamak)”,又称环流器。一般情况下,在超过10万摄氏度的磁场中,原子中的电子就脱离原子核的束缚,形成等离子体。带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动,所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中,叫磁笼。也叫磁约束核聚变(托卡马克)。托卡马克后来发展出一套理论,成为核聚变实验装置的标准模式,被全球模仿,世界各地大大小小各种形式的托卡马克装置如雨后春笋般相继出现。

一直到本世纪初,在半个多世纪的时间里,托卡马克已经取得了诸多成绩,例如加热温度已达到二千万度,持续时间已达数千毫秒级等,但是总的来看,此类装置距实用距离还有很长一段距离。为了加快托卡马克的进展,国际上的欧盟、中国、美国、俄国、韩国、日本及印度等七方决定合作建造一个规模巨大托卡马克工程。合作建设ITER的七方于2005年6月28日达成协议,选定ITER建设地址。这条开发核聚变的道路,将建在法国南部的卡达拉舍。这一项目耗资500亿欧元,目标是输出的电能比输入电能大的真正发电设备。因为此前的托卡马克都是输入电能大输出电能小的耗电设备,所以人们期望着这个工期为五十年的项目能为人类带来福音和光明。

新电力网:能讲讲您在这方面的研究吗?您是出于一个什么样的契机开始这方面的工作的?

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