中國環流器一號實驗裝置建成於

⑴ 中國的:''人造太陽''

晨報記者：作為世界第一台全超導的「人造太陽」，它的建成對人類的未來意味著什麼？

萬元熙：它將為人類未來建造工業應用的聚變電站搭起一座橋梁。目前，在托卡馬克裝置上進行聚變反應已經獲得不小的成功，但要實現穩態、長時間地運行還有很長的路要走，我們就是想通過全超導技術來解開這個「死結」，讓它運行的時間更長，從實驗逐步走向應用。

一旦聚變電站成功運行，帶給世界的變化將是革命性的。各國之間再也不用為中東的石油而發生戰爭。沒了石油、煤礦開采帶來的污染，二氧化碳的溫室效應、南極冰面的萎縮、海岸線的增高等等一系列現在人類頭疼的問題都會消失。它將給人類帶來無限清潔的能源，就像太陽給我們的一樣。

晨報記者：目前世界通行的「人造太陽」能工作多長時間？我們這台中國「人造太陽」又能突破到怎麼樣的高度？

萬元熙：世界目前的平均水平只有300多秒，如果正常運行，我們的「人造太陽」可以達到上千秒，隨著技術的成熟，未來可能達到一個星期，甚至一個月。到那時，將是非常了不起的。

晨報記者：目前，困擾「人造太陽」從實驗走向現實應用的難題有哪些？

萬元熙：除了剛才所說的穩態運行問題外，材料也是一大難題，現在沒有哪種材料能保證在上億度環境下不會被損壞，這個問題還得靠科學家經過無數次的實驗研製出合適的材料。

晨報記者：說到這套設備我們悉頃還是不得不提到安全問題，因為採用裂變反應技術的核電站泄漏令人們不安，你們如何保證「人造太陽」裝置不會產生輻射和巨大的爆炸？

萬元熙：這是所有人關心的問題，不過，大家可以放心。「人造太陽」完全不同於裂變核電站，它採用的原料是氫和它的同位素氘，這種原料本身就沒有輻射性，雖然聚變過程中等離子體碰撞產生中子是一種輻射，但它是短暫的，一旦放電結束就不會再產生中子了，放電過程中產生的中子也是可防護睜肢陸的，通常都不能穿過我們1.5米厚的牆。

而爆炸的可能性根本不存在。雖然等離子體經過聚變能達到上億度，但都被磁場緊緊約束住，不會膨脹。即使設備出現了問題，等離子體也會在瞬間消失，不會發生爆炸。

晨報記者：人們都很關心「人造太陽」何時可以運用到日常生活中？

萬元熙：我們的裝置建成後雖然可以大大地推進研究進展，但距離實際的工業應用還有很長的路要走，樂觀估計也要30到50年。由中國、美國、歐盟、日本、俄羅斯、韓國參加的國際熱核反應堆合作計劃（ITER）是一個更先進的裝置，它需要10年才能建成；材料的發明、製造需要10年；建立示範堆，檢驗它在實際應用中的效率問題等等，這又要10年。此外，還取決於各國政府在能源問題上的認識和態度，如果都非常支持，時間就短些，否則會更長。

距離當年氫彈爆炸50多年了，盡管世界上許多國家建起了核電站，人類仍然沒有看到一座核聚變發電站的出現。核聚變電站的誘人前景依然是人們心中一個割捨不去的夢。50年來，全世界都在為建立一個能夠控制核聚變的裝置而努力。在30多個國家建造的大大小小上百個實驗裝置上，每一次放電時間的延長人們都為之興奮；每一次溫度的提高人們都為之歡呼。因為這看似小小的進步意味著我們離聚變能的應用更近了一步。前不久，中科院等離子物理所建成的全超導的托克馬克試驗裝置調試成功，掀起了全世界對未來「人造太陽」的極大關注。

中國「人造太陽」引發世界沖擊波

「人造太陽」調試成功飢廳聽到這樣的消息人們難免心生疑問：太陽可以人造嗎？在大多數人眼中，「人造太陽」是人類復制的一個新太陽。「人造太陽」真能掛在天上嗎？它究竟是個什麼樣子？中國剛剛調試成功的「人造太陽」實驗裝置又是什麼呢？這個答案只有親自造太陽的人知道。

據國家「九五」重大科學工程EAST建設項目總負責人萬元熙教授介紹，引起人們猜測的「人造太陽」，就是中科院等離子物理研究所經過8年艱苦奮斗建造成的全超導的托克馬克試驗裝置。「未來的『人造太陽』基本上是這樣，可能會更大些」。

「簡單地理解，之所以被稱作『人造太陽』，是因為這個裝置產生能量的原理和太陽產生能量的原理一樣。」萬元熙解釋，太陽能夠發出強光，輻射到宇宙空間中去，巨大的能量來自於核聚變反應。

氫彈是瞬間的，而「人造太陽」則能持續不斷地產生巨大能量。我們把這種研究稱為受控熱核聚變反應。這種反應在兩條途徑中正在迅速發展。一條途徑就是造出各式各樣的磁容器來，其中一類磁容器叫做托克馬克。經過全世界60年的努力，這類托克馬克聚變裝置已取得巨大成功。在這種裝置上已經可以把氘的聚變燃料加熱到4億-5億度的高溫區，在這樣的溫度下發生大量的聚變反應。

據悉，世界上最大的托克馬克裝置歐洲聯合環的聚變功率輸出達16兆-17兆瓦，但仍只能短暫地運行。也就是說，這個磁籠只能存在幾秒、十幾秒鍾，從加熱到實現聚變反應只有幾秒鍾的時間。現在，科學家們正在力求實現讓托克馬克裝置連續不斷地反應。

「一方面我們獲得了巨大進展，另一方面，能否走向穩態運行是未來的聚變反應堆所需要的。」萬元熙表示。「我們建造的這個全超導的托克馬克試驗裝置最大的特點就是，把托克馬克已經取得的進展過渡到穩態運行狀態，為未來實現真正的『人造太陽』做出重要貢獻。」

據悉，今年七八月，全部裝置裝好僅僅是物理實驗的開始。這個物理實驗已經引起全世界同行的很大關注和極高的興趣，因為這是到目前為止第一個全超導的、可以穩態運行的托克馬克裝置。

萬元熙還解釋說，目前全世界所有的聚變裝置還不能被稱之為「人造太陽」。從所有裝置上得到的各種研究結果都是為未來建造真實的受控熱核聚變反應堆、聚變能電站做出重要的貢獻，奠定工程和物理基礎。沒有這些工程和物理基礎，未來建造真實的聚變反應電站是不可想像的。完美能源不是夢根據1998年世界能源組織公布的數據，地球上所蘊藏的鈾礦作為燃料只能用60年左右。不僅如此，使用鈾礦的過程中還會產生一些高放射性廢物，這些廢物的壽命非常長，幾千年、幾萬年仍然有放射性，對人類的環境造成另外一種污染。相比之下，聚變能源的燃料則來自於海水，1升海水中所含氫的同位素氘如果全部提取出來，放到未來的人造太陽中發生聚變反應，放出來的能量等同於燃燒300公升的汽油的能量。

可以想像，到那時人類需要的一次性的能源將是無窮盡的，不會為可持續發展而操心，不會為能源的短缺發生政治、軍事等沖突，最重要的是不會因為使用化石燃料及其他燃料污染環境。

早在氫彈爆炸成功時，前蘇聯和美國就以絕密的形式進行受控熱核聚變能的研究。由於原子彈爆炸後，十幾年的時間就研製出裂變電站，人們可以利用原子彈的裂變能量；氫彈爆炸後，我們即將獲得巨大的、無限的清潔能源。這些國家便認為，能夠成功爆炸氫彈，也可以用5年、10年或者15年的時間造出一個聚變能電站。專家表示：「我們對此非常樂觀。」

受控熱核聚變的條件是必須加熱燃料到億萬度的高溫，把燃料約束到一個局部的小空間中。什麼物質的器皿能夠盛裝上億度的高溫燃料？這成為當前最主要的難題。耐火磚、不銹鋼都不可行，必須採用特殊方式來約束聚變燃料。

如果沒有物質的器皿盛裝上億度高溫的等離子體聚變燃料，可否用磁場構造一個磁的容器來盛裝？這就產生了托克馬克這類磁約束聚變裝置。使用這個裝置，其外面大量的大線圈和磁體會產生一個環形的磁容器，在這個磁容器裡面約束、加熱聚變的燃料，讓它發生聚變反應。

過去的60年，近100個大大小小的托克馬克一點點地貢獻了不同特點的技術，才使得我們敢於去建造越來越大的托克馬克聚變裝置。背景鏈接托克馬克

如何克服巨大的靜電斥力將原子核聚到一起，還要將它們的密度維持在一定水平以防不安全的能量爆發(如氫彈就是不可控的核聚變)？前蘇聯科學家在20世紀50年代初率先提出磁約束的概念，並在1954年建成了第一個磁約束裝置—形如中空麵包圈的環形容器「托克馬克(Tokamak)」，又稱環流器。一般情況下，在超過10萬攝氏度的磁場中，原子中的電子就脫離了原子核的束縛，形成等離子體。帶電粒子會沿磁力線做螺旋式運動，所以等離子體就這樣被約束在這種環形的磁場中，也叫磁籠。人造太陽

億萬年來，地球上的萬物靠著太陽源源不斷的能量維持自身的發展。在太陽的中心，溫度高達1500萬攝氏度，氣壓達到3000多億個大氣壓。在這樣的高溫高壓條件下，氫原子核聚變成氦原子核，並放出大量能量。幾十億年來，太陽猶如一個巨大的核聚變反應裝置，無休止地向外輻射著能量。

核聚變能是兩個較輕的原子核結合成一個較重的原子核時釋放的能量，產生聚變的主要燃料之一是氫的同位素氘。氘廣泛分布在水中，每升水約含30毫克氘，通過聚變反應產生的能量相當於300升汽油的熱能。採集氘並使之與相關物質聚變產生能量，就是「人造太陽」的原理。

根據科學家的分析，如果我們未來能建成一座1000兆瓦的核聚變電站，每年只需從海水中提取304公斤的氘就可產生1000兆瓦的電量。照此計算，地球上僅在海水中就含有45萬億噸氘，足夠人類使用上百億年，比太陽的壽命還要長。

1952年，當第一顆氫彈爆炸之後，人類製造核聚變反應成為現實，但那隻是不可控制的瞬間爆炸。從那個時候開始，科學家們一直在尋找途徑，把氫彈爆炸在某個試驗裝置上加以控制，然後源源不斷地取出它的核聚變能。50多年過去了，這個夢想一直沒能實現。

美國、前蘇聯等國在20世紀80年代中期發起了耗資100億歐元的國際熱核實驗反應堆�ITER 計劃，旨在建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應堆，中國於2003年加入該計劃。中科院等離子物理研究所是這個國際科技合作計劃的國內主要承擔單位。

1994年底，中科院等離子物理研究所建成中國第一台超導托卡馬克裝置HT-7，使中國成為繼俄、法、日之後第四個擁有同類實驗裝置的國家。在此基礎上，專家著手研製中國「九五」重大科學工程之一—EAST。從2003年開始，EAST開始進入總裝。據介紹，該工程立項時國家投資1.65億元人民幣。推進國際合作實現人類夢想據悉，由於商業利益巨大，以及對人類可持續發展的重要性，一直以來所有關於「人造太陽」的試驗一直處在絕密狀態。但是，事實上，當從事這些絕密研究數十年後，所有國家都發現想要實現目標太困難了。因此發展到現在，受控熱核聚變的研究在全世界成為最廣泛的國際合作研究項目，已經不再保密。

據悉，我國科學家在20世紀50年代中期就開始了可控核聚變的研究。1984年，中國核工業總公司西南物理研究院曾建成中國最大的研究核聚變的托克馬克裝置。2006年3月，中科院等離子物理研究所建造的「人造太陽」實驗裝置調試成功，意味著能夠穩態運行的實驗裝置已經具備實驗能力。

中科院等離子物理研究所所長李建剛說：「我們這一代科學家已經做了50年還沒有建成『人造太陽』。並不是說我們太笨，因為這件事情太難了，難到靠任何一個國家的財力、物力和科學技術都不可能達到。我最大的願望就是希望有生之年能夠看到一個燈泡是用聚變能點亮的。但是客觀地講，這種願望可能實現不了，因為太難了。」

雖然中科院研製的「人造太陽」實驗裝置還沒有進行真正的核聚變實驗，但是他們的調試成功已經得到了國際聚變界的關注和稱贊。在國家「九五」重大科學工程EAST建設項目總負責人萬元熙教授看來，和30年前剛剛開始這項研究相比，國際聚變界態度的轉變讓人頗有感觸。

萬元熙談道：「過去我們與其他國家討論國際交流合作的時候，某些國家的官員總說『我們跟你沒合作，沒有什麼可獲得的』。現在，世界上許多著名的研究所都主動、積極地要求與中科院等離子物理研究所、中國磁約束聚變界進行廣泛合作。10多年來，隨著我國國力的強盛和改革開放的深入，一批有才乾的、本土的聚變人才已經迅速成長起來，這對中國未來聚變研究是至關重要的。中國的聚變研究不是一代人能夠實現的，『人造太陽』的夢不是一代人能夠完成的，這個夢要幾代人連續不斷的努力才能夠實現。」

萬元熙回憶：「我們宣傳受控熱核聚變的時候，許多領導會緊接著問『我們什麼時候能拿到聚變能？我們什麼時候能夠發電？』我告訴他們，可能還要30-50年時間。『哦，看來是太長了。』我要說的是，與人類歷史發展的長河相比，30年、50年算什麼！50年的時間中國發生了翻天覆地的變化，如果再來30-50年，我們能夠一勞永逸地解決人類可持續發展最重要的清潔能源，無限的清潔能源，30-50年不成問題。」

據了解，研究建設「人造太陽」是一項極其耗費人力、物力、財力、時間的事業。比如，在托克馬克已經取得巨大成功的基礎上，國際聚變界曾在1984年聯合進行下一個試驗聚變堆的設計和研究。當時有幾個不同的版本。第一個版本是用100億歐元把這個試驗反應堆建造起來，國際聚變界、各國政府都覺得花錢太多；之後改成第二個版本，用50億歐元建造，現在已經得到各個國家政府的批准，中國也決定加入進來。50億歐元也僅僅能夠建造一個試驗反應堆，而這個試驗反應堆將會產生500兆-700兆瓦的聚變功力。

萬元熙介紹，中科院2月份進行試驗調試的時候，大概每天的電費就達5萬元左右，還不包括其他易損件的補充、更替和人力等。這樣一個裝置如果正常運行起來，每天運行和試驗的費用應當在10萬元左右。「幸運的是我們的工程調試非常成功，對於裝置的運行我們有95%的成功把握。聽到我們工程調試成功的消息後，世界上主要研究所著名科學家紛紛來電祝賀，並將於今年10月來參加我們的第二次國際顧問委員會。這就是說，我們的投入得到了非常好的回報」。

⑵ 受控核聚變實驗裝置是什麼裝置

如同某些重原子能發生裂變，同時釋放出巨大的能量一樣，某些輕核也能聚變成較重的核，並釋放出比裂變時大幾倍甚至幾十倍的能量。因此，輕核聚變將是人類獲得核能的另一條更有遠大前景的途徑。人們開展了很多這方面的研究，力求在人為可控的條件下將輕原子核（主要為氘、氚等）聚合成較重的原子核，同時釋放出巨大能量——這就是所謂的受控核聚變。由於氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，且反應產物是無放射性污染的氦，因此它具有釋放能量密度高、燃料豐富、成本低廉、與環境兼容性強、安全性好等優點。

然而由於聚變反應能夠自持進行的條件十分苛刻，要首先使燃料處於等離子體狀態，並使等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度並持續足夠長的熱能約束時間，原子核才可以克服斥力聚合在一起，所以受控核聚變的實現極其艱難。目前這方面的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的激光在極短的時間內輻照靶板來產生聚變；磁約束是利用強磁場可以很好的約束帶電粒子的特性，構造一個特殊的磁容器，建成聚變反應堆。20世紀下半葉，聚變能的研究取得了重大進展，利用一種環行磁約束裝置——托卡馬克研究領先於其他途徑。

中國一直很重視這方面的研究。中國核工業西南物理學院於1986年自行研製成功托卡馬克研究裝置——「中國環流器一號」。1994年他們又研製成「中國環流器新一號裝置」，更在2002年12月研製成功「中國環流器二號A裝置」。位於中國安徽省合肥市的中國科學院等離子體物理研究所承擔的HT一7超導托卡馬克實驗在2002年至2003年冬季取得了重大進展，該裝置是將超導技術成功應用於產生托卡馬克磁場的線圈上，使得磁約束的連續穩態運行成為現實。這是受控核聚變研究的一次重大突破。中科院等離子體所的HT-7托卡馬克實驗裝置成功的實現了在低雜波驅動下電子溫度超過500萬度、中心密度大於1．0×1019／m3、長達20秒可重復的高溫等離子體放電；實現了電子溫度超過1000萬度、中心密度大於1．2×1．0 x 1019／m3、超導10秒的等離子體放電。在離子伯恩斯波和低雜波協同作用下，實現放電脈沖長度大於100倍能量約束時間、電子溫度2000萬度的高約束穩態運行；最高電子溫度超過3000萬度。

等離子所取得的重大進展表明，HT-7超導托卡馬克裝置已經成為世界上第二個放電長度達到1000倍熱能約束時間。溫度為1000萬度以上，能對穩態先進運行模式展開深入的物理和相關工程技術研究的超導裝置，在穩態高約束運行長度上已達到世界領先水平。

⑶ 核工業西南物理研究院的主要業績

經過40多年的艱苦奮斗，建成了22個受控核聚變等離子體實驗研究裝置，開展了一系列物理實驗。特別是1984年建成的中國環流器一號（HL－1）和1994年建成的中國環流器新一號（HL－1M）兩個中型托卡馬克裝置及其實驗研究成果，代表了當時我國磁約束聚變實驗研究的水平，處於國際上同類型、同規模裝置的先進行列，並在探索可控核聚變的道路上取得了重要進展。我國第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環流器二號 A（HL－2A）於 2002年建成，2003年在該裝置中首次實現偏濾器位形放電，把我國核聚變實驗研究的整體水平提升到一個新的高度。之後經過三年努力，完成了「中國環流器二號A裝置配套與完善建設項目」，使這一核聚變裝置具備了更為強大的加熱能力和時空分辨等離子體診斷系統，實驗裝置研究水平步入到一個新的台階，具備了開展近堆芯等離子體物理實驗的能力。近幾年在HL-2A裝置上成功開展了偏濾器位形下的高密度實驗、超聲脈沖分子束、低混雜波等專題改善約束實驗研究，在等離子體約束和輸運、大功率電子迴旋波加熱、加料及雜質控制等研究方面取得了一批創新性科研成果，充實了ITER資料庫，為「十一五」核聚變能源開發和完成ITER計劃任務奠定了基礎。HL-2A已實現高參數條件下連續重復穩定的偏濾器位形放電，運行參數達到：縱場2.7T，等離子體電流433kA，等離子體放電時間3.15s，平頂時間2.5s，輔助加熱功率2.5MW，等離子體線平均密度大於6×1019 m-3，電子溫度4.93keV(約5500萬度)，獲得了我國目前托卡馬克裝置最高等離子體電子溫度，標志著我國磁約束核聚變研究再上新台階。在聚變堆設計與工藝材料研究方面也取得了一系列研究成果，初步具備了開展聚變堆物理設計、概念設計、工程設計以及聚變堆堆材料和聚變堆堆工藝的研發平台。

⑷ 中國人造太陽

還在安徽的實驗室

〖聚焦創新〗中國「人造太陽」即將放電

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2006-8-24 9:05:10 中國工業報

8月中旬，由中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST(原名HT-7U)核聚變實驗裝置(又稱「人造太陽」)將在安徽合肥中國科學院等離子體物理研究所進行首次正式放電實驗。記者了解到，這次放電實驗，已引起了國內外科學界的高度關注。實驗一旦成功，意味著安徽將成為世界上第一個建成此類核聚變實驗裝置並能實際運行的地方。
如何解決能源危機
自從第一次石油危機以來，世界各國都在競相發展節能技術，力圖掌握能源命脈，維護國家安全。但是人類目前可利用的能源資源非常有限，主要能源將在未來幾十年至100多年的時間內枯竭。據日本權威機構專家測算，按目前世界已探明能源儲量和可開采年限計算，石油資源的儲量為10195億桶，可供開采43年，高成本油田可供人類開采240年；天然氣埋藏量為144萬億立方米，可開采63年，高成本氣田可供開采452年；煤炭埋藏量10316億噸，可開采231年。同時傳統能源還會帶來環境問題，如溫室氣體的增加可引起氣候變化等。而世界上已有的核電站，都是利用原子核裂變反應的電站，主要原料鈾的儲量僅夠維持數百年之用，況且核電站有著放射性物質泄漏事故、核燃料埋藏處理等重要隱患。
無奈，科學家將最終解決能源危機的希望，寄託在了受控核聚變的實現和推廣身上。核工業西南物理研究院鍾學儒高速記者，其原理類似太陽發光發熱，即在上億攝氏度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能。核聚變能源使用的氘、氚可從海水中提取，也不產生室溫氣體及高放射性核廢料，可以像太陽一樣，為人類提供一種無限、清潔和安全的能源。據了解，1升海水提取的氘，在全完的聚變反應中釋放的能量，相當於燃燒300升汽油釋放的能量。
其實，人來早已實現了氘氚核聚變--氫彈爆炸，但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難。馴服核能使核聚變在人為控制下發電，是件異常艱難的事，國際間聯合攻關勢在必行。
鍾學儒告訴記者，經過幾十年的准備和醞釀，今年5月，歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度7方參與的國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)項目正式啟動。該計劃前期投資約50億美元，計劃用8～10年的時間完成，預計最終總投資將超過100億美元。其中，歐盟承擔50%的費用，其餘6方分別承擔10%，超出預計總花費10%的費用將用於支付建設過程中由於物價等因素造成的預算超支。此外，參與各方完全平等地享有項目的所有科研成果和知識產權。據悉，這是國際空間站之後，國際間最龐大的科研合作項目之一。
中國任重道遠
中國工程院院士彭士祿告訴記者，我國在20世紀50年代中期就開始進行核聚變研究主要由核工業西南物理研究院和中國科學院等離子體物理研究所來進行。
20世紀80年代核工業西南物理研究院就建成了中國環流器一號裝置，為我國在國際核聚變研究領域贏得了一席之地；20世紀90年代，該院又建成了中國環流器新一號裝置，達到國際上同類型、同規模裝置的先進水平，研究成果得到世界核聚變界的關注和肯定。2002年，該院成功建成了中國第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置--中國環流器二號A裝置。
中國科學院等離子體物理研究所萬元熙透露，科學院等離子所於1994年底建成中國的一台全超導托卡馬克裝置HU-7U後被命名為EAST，從2003年開始，EAST開始進入總裝。據介紹，該所耗資1.65億元人民幣的全超導托卡馬克研究計劃為，建成一個以具有非圓小截面的全超導托卡馬克為核心的核聚變實驗系統，並在其上實現近堆芯高參數，長脈沖和穩態運行。
萬元熙認為，我國進行的與未來聚變堆相關的工程和物理問題的探索性實驗研究，將為未來穩態、安全、高效先進聚變堆的物理和工程技術基礎做出重要貢獻，從而使中國在開發清潔而又無限的核聚變能的研究領域進入國際先進水平，做出更大貢獻。他說，成功設計和建造EAST的經驗構成了中國參加ITER的重要基礎，同時EAST的成功建造和運行將為中國磁約束核聚變研究的下一步計劃奠定堅實的物理、工程技術和人才隊伍基礎。
不過,跟蹤國際聚變能科技動態40餘年時間的西南物理研究院科技委主任嚴建成坦承:「目前，英國、美國、日本等少數幾個國家的大型裝置，已經在秒量級(幾秒鍾之內)下達到了億度溫度。中國和國際最先進的水平還有差距。」
嚴建成透露，中國將在ITER裝置建設期間，提供總造價10%、也就是40多億元人民幣的核部件，並承擔了兩大核心技術的攻關任務：中子屏蔽技術、超導技術。前者是聚變反應中避免污染環境的關鍵技術，後者則將提供反應所需的強磁場。「預計本世紀中葉，聚變核電站就將步入商用階段。我國三大動力等轉北製造巨頭有著開發新產業的良機。」

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中國"人造太陽"下月放電 如獲成功將成世界之最
【來源：南方日報報業集團-南方日報】
合肥消息 8月15日前後，俗稱「人造太陽」的全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置將在合肥科學島上進行首次等離子體放電實驗。這意味著這一裝置進入正式運行階段。

科學島上的「人造太陽」，是中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置。

其運行原理就是在這台裝置的真空室內加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產生等離子體，然後提高其密度、溫度使其發生聚變反應，反應過程中會產生巨大的能量。在未來的核聚變電站中，反應產生的能量可以通過能量輸出轉換裝置供人類使用。據了解，1升海水提取的氘，在完全的聚變反應中釋放的能量，相當於燃燒300升汽油釋放的熱能。

首次放電實驗，已引起國內外科學界的高度關注，而放電過程是否具有危險性更為世人所牽掛。據參與這一工作的科研人員解釋，核聚變實驗裝置只有在放電的時候才會產生中子輻射，一旦實驗結束就沒有了輻射，而產生的中子輻射不會影響到大廳之外。整個核聚變實驗大廳是全封閉式構造，四周牆壁的厚度達到1.5米，屋頂的厚度為1米，內部全部為鋼筋捆紮，表面用水泥澆築而成，「是非常安全的」。

目前，這一核聚變實驗裝置真空室內的二次總裝正有條不紊地進行。實驗一旦成功，將意味著合肥成為世界上第一個建成此類核聚變實驗裝置並能實際運行的地方。

據《新安晚報》
參考資料：http://www.mei.net.cn/page/news/news.asp?CD=176053

⑸ 誰能幫我解釋一下核裂變及核聚變

核裂變:
冰受熱變成水是一種物理變化，氫氣和氧氣反應變成水是一種化學變化，但是在這些變化中組成水的氫原子和氧原子的原子核都沒有發生變化。實際上原子核也是能變化的，目前人們已經知道原子核可以發生兩種變化：核裂變和核聚變。

核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。只有一些質量非常大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)等才能發生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個中子以後會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核，同時放出二個到三個中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發生核裂變……，使過程持續進行下去，這種過程稱作鏈式反應。原子核在發生核裂變時，釋放出巨大的能量稱為原子核能，俗稱原子能。1克鈾235完全發生核裂變後放出的能量相當於燃燒2.5噸煤所產生的能量。
核裂變是在1938年發現的，由於當時第二次世界大戰的需要，核裂變被首先用於製造威力巨大的原子武器——原子彈。原子彈的巨大威力就是來自核裂變產生的巨大能量。目前，人們除了將核裂變用於製造原子彈外，更努力研究利用核裂變產生的巨大能量為人類造福，讓核裂變始終在人們的控制下進行，核電站就是這樣的裝置。

核聚變:

比原子彈威力更大的核武器—氫彈，就是利用核聚變來發揮作用的。核聚變的

過程與核裂變相反，是幾個原子核聚合成一個原子核的過程。只有較輕的原子核才

能發生核聚變，比如氫的同位素氘()、氚(chuan)等。核聚變也會放出巨大的能

量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽內部連續進行著氫聚變成氦過程，它的光

和熱就是由核聚變產生的。

核聚變能釋放出巨大的能量，但目前人們只能在氫彈爆炸的一瞬間實現非受控

的人工核聚變。而要利用人工核聚變產生的巨大能量為人類服務，就必須使核聚變

在人們的控制下進行，這就是受控核聚變。

實現受控核聚變具有極其誘人的前景。不僅因為核聚變能放出巨大的能量，而

且由於核聚變所需的原料——氫的同位素氘可以從海水中提取。經過計算，1升海水

中提取出的氘進行核聚變放出的能量相當於100升汽油燃燒釋放的能量。全世界的海

水幾乎是「取之不盡」的，因此受控核聚變的研究成功將使人類擺脫能源危機的困

擾。

但是人們現在還不能進行受控核聚變，這主要是因為進行核聚變需要的條件非

常苛刻。發生核聚變需要在1億度的高溫下才能進行，因此又叫熱核反應。可以想像，

沒有什麼材料能經受得起1億度的高溫。此外還有許多難以想像的困難需要去克服。

盡管存在著許多困難，人們經過不斷研究已取得了可喜的進展。科學家們設計

了許多巧妙的方法，如用強大的磁場來約束反應，用強大的激光來加熱原子等。可

以預計，人們最終將掌握控制核聚變的方法，讓核聚變為人類服務。

核聚變就是小質量的兩個原子合成一個比較大的原子
核裂變就是一個大質量的原子分裂成兩個比較小的原子
在這個變化過程中都會釋放出巨大的能量,前者釋放的能量更大,

世界上的每一種物質都處於不穩定狀態，有時會分裂或合成，變成另外的物質。物質無論是分裂或合成，都會產生能量。由兩個氫原子合為一個氦原子，就叫核聚變，太陽就是依此而釋放出巨大的能量。大家熟悉的原子彈則是用裂變原理造成的，目前的核電站也是利用核裂變而發電。
核裂變雖然能產生巨大的能量，但遠遠比不上核聚變，裂變堆的核燃料蘊藏極為有限，不僅產生強大的輻射，傷害人體，而且遺害千年的廢料也很難處理，核聚變的輻射則少得多，核聚變的燃料可以說是取之不盡，用之不竭。
核聚變要在近億度高溫條件下進行，地球上原子彈爆炸時可以達到這個溫度。用核聚變原理造出來的氫彈就是靠先爆發一顆核裂變原子彈而產生的高熱，來觸發核聚變起燃器，使氫彈得以爆炸。但是，用原子彈引發核聚變只能引發氫彈爆炸，卻不適用於核聚變發電，因為電廠不需要一次驚人的爆炸力，而需要緩緩釋放的電能。
關於核聚變的「點火」問題，激光技術的發展，使可控核聚變的「點火」難題有了解決的可能。目前，世界上最大激光輸出功率達100萬億瓦，足以「點燃」核聚變。除激光外，利用超高額微波加熱法，也可達到「點火」溫度。世界上不少國家都在積極研究受控熱核反應的理論和技術，美國、俄羅斯、日本和西歐國家的研究已經取得了可喜的進展。
1991年11月9日17時21分，物理學家們用歐洲聯合環形聚變反應堆在1.8秒種里再造了「太陽」，首次實現了核聚變反應，溫度高達2×108℃，為太陽內部溫度的10倍，產生了近2兆瓦的電能，從而使人類多年來對於獲得充足而無污染的核能的科學夢想向現實大大靠近了一步。
我國自行設計和研製的最大的受控核聚變實驗裝置「中國環流器一號」，已在四川省樂山地區建成，並於1984年9月順利啟動，它標志著我國研究受控核聚變的實驗手段，又有了新的發展和提高，並將為人類探求新能源事業做出貢獻。美中兩國科學家分別於1993年和1994年在這個領域的研究和實驗中取得新成果。
目前，美、英、俄、德、法、日等國都在競相開發核聚變發電廠，科學家們估計，到2025年以後，核聚變發電廠才有可能投入商業運營。2050年前後，受控核聚變發電將廣泛造福人類。
核聚變反應燃料是氫的同位素氘、氚及惰性氣體3He（氦－3），氘和氚在地球上蘊藏極其豐富，據測，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油，這就是說，1升海水可產生相當於300升汽油的能量。一座100萬千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。
氘的發熱量相當於同等煤的2000萬倍，天然存在於海水中的氘有45億噸，把海水通過核聚變轉化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。鋰是核聚變實現純氘反應的過渡性輔助「燃料」，地球上的鋰足夠用1萬年～2萬年，我國羌塘高原鋰礦儲量佔世界的一半。
科學家們發現，以3He為燃料的核聚變反應比氘氚聚變更清潔，效益更高，而且與放射性的氘氚不同的是3He是一種惰性氣體，操作安全。獲得過諾貝爾獎金的科學家博格、美國總統軍備控制顧問保羅·尼采1991年曾撰文說，沒有其它能源能像3He那樣幾乎無污染。
下世紀初，人類將在月球上開采地球上不存在的3He礦藏，用於代替氚，從而使目前世界各地建造的實驗性聚變反應可以攻克關鍵性的難關，使其走上商用成為可能。地球上並不存在天然的3He，作為核武器研究的副產品，美國每年生產大約20千克，但一台實驗性反應堆就需要至少40千克。月球上的鈦礦中蘊藏著豐富的3He資源。
月球表面的鈦金屬能吸收太陽風刮來的3He粒子。據估計，月球誕生的40億年間，鈦礦吸收了大約100萬噸3He，其能量相當於地球上有史以來所有開發礦物燃料的10倍以上。1994年日本宣布了去月球開發3He的計劃項目，日本比美國在3He聚變項目上的投資要多出100倍。
1986年起美國威斯康星州的麥迪遜就成了3He研究中心。只要從月球上運回25噸3He，就可滿足美國大約一年的能源需要。目前，全球每年的能源消費大約1000萬兆瓦，聯合國1990年公布的數字，到2050年時將會猛增至3000萬兆瓦，每年從月球上開采1500噸3He，就能滿足世界范圍內對能源的需求。
按上述開采量推算，月球上的3He至少可供地球上使用700年。但木星和土星上的3He幾乎是取之不盡、用之不竭的。綜上所述，可以看出，核聚變為人類擺脫能源危機展現了美好的前景。
核裂變和核聚變

核能是能源家族的新成員，它包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量，目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少，而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料，這些因素限制了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素？？氘與氚的聚變，這種反應在太陽上已經持續了150億年。氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，如果全部用於聚變反應，釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且反應產物是無放射性污染的氦。另外，由於核聚變需要極高溫度，一旦某一環節出現問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。也就是說，聚變堆是次臨界堆，絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故，它是安全的。因此，聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國，尤其是發達國家不遺餘力，競相研究、開發聚變能的原因所在。

其實，人類已經實現了氘氚核聚變？？氫彈暴炸，但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難，人類需要的是實現受控核聚變，以解決能源危機。聚變的第一步是要使燃料處於等離子體態，也即進入物質第四態。等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在等離子體中，由於高溫，電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛，原子核完全裸露，為核子的碰撞准備了條件。當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間，這種聚變反應就可以穩定地持續進行。等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為「聚變三重積」，當它達到1022時，聚變反應輸出的功率等於為驅動聚變反應而輸入的功率，必須超過這一基本值，聚變反應才能自持進行。由於三重積的苛刻要求，受控核聚變的實現極其艱難，真正建造商用聚變堆要等到21世紀中葉。作為21世紀理想的換代新能源，核聚變的研究和發展對中國和亞洲等能源需求巨大、化石燃料資源不足的發展中國家和地區有特別重要的戰略意義。

受控熱核聚變能的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的激光在極短的時間內輻照靶板來產生聚變。磁約束是利用強磁場可以很好地約束帶電粒子這個特性，構造一個特殊的磁容器，建成聚變反應堆，在其中將聚變材料加熱至數億攝氏度高溫，實現聚變反應。20世紀下半葉，聚變能的研究取得了重大的進展，托卡馬克類型的磁約束研究領先於其他途徑。

受控熱核聚變能研究的一次重大突破，就是將超導技術成功地應用於產生托卡馬克強磁場的線圈上，建成了超導托卡馬克，使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。目前，全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。法國的超導托卡馬克Tore-supra體積是HT-7的17.5倍，它是世界上第一個真正實現高參數准穩態運行的裝置，在放電時間長達120秒條件下，等離子體溫度為兩千萬度，中心密度每立方米1.5x10的19次方，放電時間是熱能約束時間的數百倍。

⑹ 中國最大的核聚變研究中心在哪

我國自行設計和研製的最大的受控核聚變實驗裝置「中國環流器一號」，已在四川省樂山地區建成，並於1984年9月順利啟動，它標志著我國研究受控核聚變的實驗手段，又有了新的發展和提高，並將為人類探求新能源事業做出貢獻。美中兩國科學家分別於1993年和1994年在這個領域的研究和實驗中取得新成果。
目前，美、英、俄、德、法、日等國都在競相開發核聚變發電廠，科學家們估計，到2025年以後，核聚變發電廠才有可能投入商業運營。2050年前後，受控核聚變發電將廣泛造福人類。
核聚變反應燃料是氫的同位素氘、氚及惰性氣體3He（氦－3），氘和氚在地球上蘊藏極其豐富，據測，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油，這就是說，1升海水可產生相當於300升汽油的能量。一座100萬千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。
氘的發熱量相當於同等煤的2000萬倍，天然存在於海水中的氘有45億噸，把海水通過核聚變轉化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。鋰是核聚變實現純氘反應的過渡性輔助「燃料」，地球上的鋰足夠用1萬年～2萬年，我國羌塘高原鋰礦儲量佔世界的一半。
科學家們發現，以3He為燃料的核聚變反應比氘氚聚變更清潔，效益更高，而且與放射性的氘氚不同的是3He是一種惰性氣體，操作安全。獲得過諾貝爾獎金的科學家博格、美國總統軍備控制顧問保羅·尼采1991年曾撰文說，沒有其它能源能像3He那樣幾乎無污染。
下世紀初，人類將在月球上開采地球上不存在的3He礦藏，用於代替氚，從而使目前世界各地建造的實驗性聚變反應可以攻克關鍵性的難關，使其走上商用成為可能。地球上並不存在天然的3He，作為核武器研究的副產品，美國每年生產大約20千克，但一台實驗性反應堆就需要至少40千克。月球上的鈦礦中蘊藏著豐富的3He資源。
月球表面的鈦金屬能吸收太陽風刮來的3He粒子。據估計，月球誕生的40億年間，鈦礦吸收了大約100萬噸3He，其能量相當於地球上有史以來所有開發礦物燃料的10倍以上。1994年日本宣布了去月球開發3He的計劃項目，日本比美國在3He聚變項目上的投資要多出100倍。
1986年起美國威斯康星州的麥迪遜就成了3He研究中心。只要從月球上運回25噸3He，就可滿足美國大約一年的能源需要。目前，全球每年的能源消費大約1000萬兆瓦，聯合國1990年公布的數字，到2050年時將會猛增至3000萬兆瓦，每年從月球上開采1500噸3He，就能滿足世界范圍內對能源的需求。
按上述開采量推算，月球上的3He至少可供地球上使用700年。但木星和土星上的3He幾乎是取之不盡、用之不竭的。綜上所述，可以看出，核聚變為人類擺脫能源危機展現了美好的前景。