人造太阳”中的核反应堆目标物是氘和氚,氘可以利用并不复杂的技术,从海水里萃取;氚在金属锂中存在,锂则是土壤里的一种常见元素。所以氘和氚在现实中的开采和利用,相比核裂变要使用到的铀或钚更为简单易行。
国家点火装置在其网站上对氘和氚的利用前景作了形象的对比。他们举例称,由于海水中包含氘元素,经过一定的转化,1加仑海水可提供相当于300加仑汽油产生的能量,50加仑海水产生的燃料所含的能量,相当于2吨煤。“它们很环保,大规模应用后,可以减少对化石燃料的使用,从而大大降低碳排放量。”
更为重要的是,氘和氚没有铀或钚那样剧烈的放射性,未来使用它们做反应堆生成的放射性副产品,也比当前核裂变核电站少。
国家点火装置的官员估计,使用核聚变反应堆的发电站将在2020年开始运行,到2050年将有25%的美国民用能源由核聚变提供。
130吨重目标靶室是核心
从上世纪90年代后期开始,利弗莫尔国家实验室就开始建造“人造太阳”,至今整个计划已投入约35.5亿美元。11月2日进行的综合点火试验是迄今以来最成功的一次试验。未来,还有更复杂和更具挑战性的试验在国家点火装置里上演。
国家点火装置是一栋10层楼高的建筑物,其面积相当于三个足球场。媒体称,这个点火装置是世界上最大的激光科学建设项目,因而成为全球“人造太阳”试验的中心,承载着人类利用新能源的梦想。国家点火装置控制室有一套十分先进的电脑自动控制集成系统,它模仿了休斯敦美国宇航局的任务控制中心,被称为史上科学仪器设计最复杂的自动控制系统之一。
国家点火装置内部设有130吨重的目标靶室,这是“人造太阳”计划最核心的部分。靶室里的中心孔洞直径达10米,用30厘米厚的混凝土掩埋,旁边有192个激光器向其中发射中子,以点燃反应堆,并促使包含氘和氚气体的玻璃物目标产生极大的高温和高压。
这个靶室的条件将接近或达到太阳内部核聚变反应时的条件。电脑自动控制集成系统保证了试验的稳定性,因为850台电脑使激光器发射激光的间隔不超过50微秒。
(责任编辑:罗园)
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