人类开发热核能为替代能源 俄罗斯走在前列

2012年11月23日
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1952年11月1日,美国在马绍尔群岛的埃尼威托克环礁试爆了世界上第一颗氢弹。就在9年后的10月底,苏联试验了人类历史上威力最大的热核装置,此次爆炸产生的能量高达50兆吨,相当于5000万吨常规炸药的威力,引起全世界的震惊。
核反应堆科研所。图中:反应堆大厅,世界功率最大的热中子反应堆。图片来源:PhotoXPress
核反应堆科研所。图中:反应堆大厅,世界功率最大的热中子反应堆。图片来源:PhotoXPress

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从那之后,热核火箭发动机就成为世界主要军队的装备之一。与此同时,热核反应过程本身不仅是一种极具杀伤力的武器,也成为挽救人类文明、具有神奇魔力的“精灵”。

众所周知,全球能源储量日渐减少。俄罗斯科学院院士、科学院空间科学委员会委员埃里克·加利莫夫(Erik Galimov)表示:“按照目前的能源消费水平,世界现已发现的石油、天然气和铀的储量只够使用100年左右,因此现在必须寻找可替代能源。”

人类需要使用核能,但必须安全和可靠。这种取之不尽用之不竭的能源是一种受控热核聚变,通过轻原子核发生作用产生核能,比如氢和其他同位素——氘和氚的核聚变反应。核反应和热核反应之间最重要的相似性为均释放极其巨大的能量,只是热核反应释放的能量是前者的4倍。然而,如果热核炸弹(氢弹)能够得到快速开发并通过测试,那么就能完全解决目前受控热核聚变遇到的问题,尽管苏美两国顶级科学家早在上世纪20年代就开始着手解决这一问题。

上世纪70年代初,全世界都清楚,只能在广泛开展国际合作的基础上建立核聚变反应堆。1985年,苏联提议一些国家共同开发“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”。“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”的主要目标是为了验证通过氢的同位素——氘和氚的核聚变获取能量的科学和技术可行性。在等离子体温度达到1亿度时,该项目反应堆热核能达到500兆瓦。90年代初,俄罗斯、美国、日本及欧洲科学家们完成了该反应堆的设计工作。1992年7月,在国际原子能机构的主导下,包括加拿大和中国专家在内的国际物理学家和工程师开始进行项目技术工作。

2006年11月,ITER计划所有成员——欧盟、俄罗斯、日本、美国、中国、韩国和印度签署国际热核聚变实验堆计划协定。反应堆建设工作于2007年开始启动。俄罗斯在该计划中参与的工作中包括设计、制造以及将设备运抵位于法国卡达拉舍镇的反应堆所在地,同时投入总成本10%的资金,美国、中国、印度、韩国和日本也投入相同比例资金。该项目建设成本预计达到50亿欧元。计划原定于2016年完成,但实际支出逐渐超出预算资金的一倍以上,因此实验时间延至2020年。

在建设核反应堆过程中,俄方专家发挥了主导作用。他们在人类实践活动中首次真正实现了将准稳态热核装置的额定热容量限定在5亿瓦的目标。国际热核聚变实验堆中心俄罗斯分部表示:“目前,在位于圣彼得堡的德米特里·叶夫列莫夫(Dmitry Efremov)电力设备研究所正在进行ITER计划中独特装置的实验,结果将于11月底揭晓。”

正如库尔恰托夫学院科研中心主任、俄罗斯科学院院士叶夫根尼·韦利霍夫(Evgeny Velihov)之前所指出的,俄罗斯成功完成了ITER项目中承诺的工作,从完成时间、数量和质量等各方面比较,效果都好于其他参加国。

2009年7月底,时任俄罗斯总统德米特里·梅德韦杰夫在位于下诺夫哥罗德附近的“阿尔扎马斯-16”秘密核研究中心接受记者采访时大致介绍了受控热核聚变的工作方向。梅德韦杰夫指出,核聚变是一项长期计划,预计到2040-2050年期间将实现商业化。实现该计划将经历三个阶段,即:开发核聚变反应堆长期燃烧模式、建造示范电站以及建造商用聚变电站。

俄罗斯联邦社会院秘书、科学院院士叶夫根尼·韦利霍夫在2007年年中表示,世界上第一个热核聚变电站的建成不会早于25年后。到2050年,俄罗斯将开始启动功率为1千兆瓦热核聚变的商业化生产,而在本世纪末,生产规模可达100千兆瓦,这是俄罗斯目前40%的能源生产力。

到目前为止,还需要为这个难以驯服的全能的热核“精灵”提供一处“结实的住所”。

作者:安德烈•基斯良科夫(Andrei Kislyakov)

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