导读
可控核聚变是人类在现有技术条件下有望掌握的最强的能源,是人类亟待攀登的下一级大台阶。
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本视频发布于2021年8月6日,点赞量已达1.5万
可控核聚变是人类在现有技术条件下有望掌握的最强的能源,是人类亟待攀登的下一级大台阶。但如果要讲具体的原理与实验条件,如等离子体高约束模式、聚变三重积、第一壁、偏滤器、氦灰、氚自持等等,大多数人就不知所云了。
1.2亿摄氏度燃烧101秒
因此,每当有一个可控核聚变的新闻出来,公众都会很关心,不过对技术细节就总是“不明觉厉”。如果要提问,问题也大都是“离实现可控核聚变还有多少年”。对于这个老生常谈的问题,研究人员的回答也总是“还有50年”。听起来这个回答似乎也是老生常谈,简直像是在敷衍。但其实,这个50年现在是个实数,而不是虚数。2020年7月28日,国际热核聚变实验堆(ITER)开始在法国组装,预期2025年建成。全世界所有有实力的国家都在参与ITER,包括中、美、俄、日、韩、印,以及作为东道主的欧洲。同时,中国独立建设的中国聚变工程实验堆(CFETR)也在进行工程设计,预期2030年代建成。
中国聚变工程实验堆CFETR建筑群效果图
ITER的目标,是为未来的核聚变反应堆提供氘氚等离子体物理基础。CFETR的目标,是为建堆提供工程基础,尤其是材料、氚循环和遥操作,同时在超导和加热方面继续加强。国际聚变界希望在2050年左右建成示范堆DEMO,在这方面中国的规划是引领世界的。如果一切顺利,希望在2070年左右建成有商业价值的核聚变发电站(冲出太阳系的第一步 | 袁岚峰)。你看,从现在到2070年不正好是50年吗?
中国磁约束聚变发展路线图
我还想告诉大家,虽然可控核聚变是等离子体物理中最引人关注的话题,但等离子体物理的研究范围远不止此。例如,等离子体可以用于航天发动机的电推进,可以用于对芯片和电池的加工,可以用于向化学体系定向注入能量,由此就可以用于消毒杀菌,可以用于淡水净化,可以用于伤口止血,甚至可以用于治疗癌症(科大等离子体,星辰大海欢迎你 | 袁岚峰)。
电推进大大扩展我们在太阳系中推动航天器的能力(《等离子体科学十年进展与展望(2020)》)
而在根子上,等离子体基础理论已经很长时间没有突破了,现在这方面的理论仍然十分复杂,大大限制了我们的预测能力。因此,如果你对可控核聚变的关心更加深入,你就会关心到等离子体的广泛应用,关心到等离子体的基础理论。也许需要基础理论的突破,才能把人类带入下一个大台阶。背景简介:袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学院科学传播研究中心副主任,科技与战略风云学会会长,“科技袁人”节目主讲人,安徽省科学技术协会常务委员,中国青少年新媒体协会常务理事,中国科普作家协会理事,入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。责任编辑:孙远