ITER宣布实验继续延期 世界最大核聚变装置运行还要等

bjylkjyxgs3个月前新闻资讯46
摘要:

7月4日消息,当地时间周三上午,国际热核聚变实验反应堆(ITER)组织宣布了一件早已为人所知的事情:世界上最大的托卡马克项目将进一步延期,人们期待已久的核聚变机器运行至少推迟十几年时间。

ITER是一个巨大甜甜圈形状的磁聚变装置,也被称为托卡马克。托卡马克利用磁场来控制超高温等离子体,从而诱导出核聚变。核聚变是两个或两个以上的轻原子核结合形成一个新原子核的反应,在这个过程中能释放出巨大能量。科学家认为核聚变是一种潜在可行的无碳能源,但成为现实还需要克服许多工程和经济方面的挑战。

ITER项目之前的基线(时间框架和里程碑)是在2016年制定的。2020年,突如其来的全球疫情中断了ITER的大部分工作,导致项目进一步推迟。

据《科学美国人》报道,ITER项目的成本是最初估计的四倍,最近数据显示项目开支超过220亿美元。在周三早些时候的新闻发布会上,ITER项目总干事彼得罗·巴拉巴斯基(Pietro Barabaschi)解释了项目推迟的原因和更新的项目基线。

巴拉巴斯基说:“自2020年10月以来,我们已经向公众和利益相关者明确表示,2025年实现首次等离子体实验不再可能。”“新的基线已经重新设计,优先考虑如何启动研究操作。”

巴拉巴斯基表示,新基线将降低操作风险,并为使用氘-氚的聚变反应设备做好准备。他说,与其在2025年进行“短暂、低能量的机器测试”,还不如将更多时间用于调试实验设备,并增加更多的外部加热能力。全磁能运行被推迟了三年时间,从2033年推迟到2036年。氘-氘聚变操作仍将按原计划在2035年前后进行,而氘-氚聚变操作将推迟四年,从2035年推迟到2039年。

ITER由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等成员国出资建设。目前项目进展缓慢,成本也比最初预计的要高。

本周早些时候,ITER组织宣布,托卡马克中用于约束等离子体的巨型磁铁环形磁场线圈已全部交付,这是项目启动20年来的一个重要时刻。这些17米高的巨型线圈将被冷却到零下269摄氏度,围绕在装有等离子体的容器周围,使ITER科学家能够控制内部的聚变反应。

ITER基础设施的规模和投资金额一样庞大。目前现存最大的冷质量磁体是欧洲核子研究中心阿特拉斯实验的一个370吨部件,但ITER新交付的全部磁体冷质量为6000吨。

ITER的预期目标是展示实现工业规模核聚变所需的集成系统,达到所谓Q≥10(核聚变装置输出能量与输入能量的比例)的科学基准,即为机器内的等离子体提供50兆瓦的加热功率,机器能输出500兆瓦的聚变功率;此外,设备稳态运行过程中能实现Q≥5。这些目标都不容易实现,但实验室环境中科学家用托卡马克和激光进行的核聚变实验,正在帮助人们逐步接近产生能量比反应本身所需能量更多的聚变反应。

但核聚变在科学层面的可行性与满足全球能源需求的实际应用还存在巨大差异。人们老生常谈的是,核聚变能成为能源永远是50年之后的事情。它永远超越了当下技术,人们总是被告知“这次会不一样”。ITER项目的目的是验证核聚变能源的技术可行性,但重点并不在于经济可行性。对于人类来说,经济可行性是另一个棘手问题,核聚变发电不仅要成为一种技术上可行的能源,还要成为能并入电网的能源。

巴拉巴斯基还提到,ITER托卡马克存放等离子体的容器内壁材料现在将从铍改成钨,“因为很明显,钨与未来的演示机器以及最终的商业聚变装置更相关。”事实上,早在今年5月份,法国超导托卡马克装置WEST就使用钨作为内壁材料,使等离子体维持了比太阳核心温度高3倍的时间长达6分钟。韩国的KSTAR托卡马克也用钨制成的材料取代了碳。

正如此前报道的那样,核聚变是一个值得研发的领域,但让人类摆脱化石燃料、作为主要能源不应该依赖它。科学在进步,但核聚变永远是一场超长距离马拉松,而不是短跑。

相关文章

科学家利用仿真血管三维模型实现蛇毒研究领域的技术突破

科学家利用仿真血管三维模型实现蛇毒研究领域的技术突破

摘要:蛇毒研究取得突破性进展,利用三维模型模拟人体血管反应,改进治疗策略,减少动物试验。一种仿真血管的三维模型将使人们有可能准确地看到蛇毒是如何攻击血管的,而无需使用实验动物。这种新的研究模型被称为&...

这么近 那么美 周末到河北:卫星视角看“国际庄”

这么近 那么美 周末到河北:卫星视角看“国际庄”

摘要:“这么近,那么美,周末到河北。”最近,这句网络流行语带火了河北省的旅游,越来越多的游客走进河北、了解河北,尤其是它的盛会,有着“国际庄”美名的石家庄。接下来就跟随吉林一号,从卫星视角云游一番石家...

新研究揭示了为什么生菜最好冷藏保存

新研究揭示了为什么生菜最好冷藏保存

摘要:一项新的研究探讨了绿叶蔬菜中的大肠杆菌污染,发现温度和叶片特征等因素会影响易感性。生菜尤其易受影响,但羽衣甘蓝和羽衣甘蓝在烹饪时具有天然抗菌特性,因此有望成为不易受影响的选择。 绿叶蔬菜含有丰...

微生物的魔力:施加基因调整可释放出卓越的生物塑料

微生物的魔力:施加基因调整可释放出卓越的生物塑料

摘要:经过改造的细菌可以生产一种塑料改性剂,这种改性剂能使可再生塑料更易于加工、更耐断裂,甚至在海水中也能高度生物降解。神户大学的这项研发成果为工业规模的可调材料生产提供了一个平台,这种材料具有将塑料...

[图+视频]螳螂虾如何用自带的"盾牌"抵御相当于22口径子弹能量的同类猛击

[图+视频]螳螂虾如何用自带的"盾牌"抵御相当于22口径子弹能量的同类猛击

摘要:地球上最暴躁的甲壳类动物非螳螂虾莫属,它拥有一根棍状的爪子,可以对从硬壳猎物到厚厚的水族馆玻璃等一切东西进行惩罚性打击。那么,当螳螂虾用这种每秒 23 米的猛力一拳打向同伴时,会发生什么呢?当然...

研究发现番茄植株会利用两种不同的代谢途径产生自我防御机制

研究发现番茄植株会利用两种不同的代谢途径产生自我防御机制

摘要:在《科学进展》(Science Advances)杂志最近发表的一项新研究中,密歇根州立大学的研究人员揭示了"番茄焦油"中发现的糖的一个意想不到的遗传学启示,阐明了植物防御机...