【科学网】彭先觉院士:Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆将解决未来能源难题

日期: 2018-10-20 阅读: 来源: 关键词:

10月16日,在兰州大学举办的2018年“一带一路”西部核能发展科教融合高端论坛上,中国工程院院士、中国工程物理研究院研究员彭先觉向记者透露了他和团队关于Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆研究的最新进展。他们预计,2025年左右将建成50兆安Z-箍缩驱动器实验装置,以此验证聚变和次临界堆关键技术。届时,这将成为中国人工大规模实现热核聚变的突破。在此基础上,2035年左右将有可能建成百万千瓦级工程演示混合堆。

彭先觉介绍,进入21世纪后,人类越来越感觉到能源危机近在咫尺。目前全世界每年消耗的能源约在180亿-200亿吨标准煤,传统化石能源资源有限,且化石能源的大量开采、利用,又使人类陷入环境、气候的严重威胁,因此寻找安全、清洁、持久、经济的新能源是科学家当前面临的最重要任务。

据介绍,Z-箍缩技术能够最经济、最简便地创造大规模聚变的条件。所谓Z-箍缩驱动聚变,就是利用数十MA大电流(Z方向流动)通过金属柱形薄套筒产生的巨大洛伦兹力(磁压强度达百万大气压以上)推动套筒等离子体高速径向内爆(箍缩),并以每秒数百公里的速度撞击聚变靶丸,把动能转化为实现聚变所需的辐射能(X射线)和物质内能。1997年,美国圣地亚国家实验室在Z-箍缩实验上获重要进展,他们用20MA电流获得了近2MJ的X射线能输出。这一里程碑成果使研究惯性约束聚变的物理学家大受鼓舞。中国工程物理研究院从2000年便注意到了Z箍缩研究的重要意义,并为此组织了相关研究团队,开始了核聚变能源的探索研究。2008年秋,彭先觉在积多项研究成果的基础上提出了Z箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)的概念。到2016年底,团队已对Z-FFR所涉及的各个方面,进行了非常深入的理论 、设计和部分分解实验研究,完善了设计方案,重要的是并未发现方案在物理、技术、工程、材料等诸方面有不可逾越的障碍。与当前国际国内所有核能概念进行了比较之后,团队形成了如下认识:

(1)核能有能力成为未来规模(基荷)能源的主力;

(2)当今的Z箍缩技术,能够最经济、最简便地创造大规模聚变的条件,特别LTD技术路线提出来后,可以解决作为能源应用的重复频率运行问题;

(3)团队创造性提出的“局部整体点火”聚变靶概念及与之配套的负载、靶设计技术及能量转换技术,可确保实现聚变点火,并可适应未来能源应用的要求;

(4)团队创造性提出的“次临界能源堆”概念及一系列创新、有效的技术措施使Z-FFR在简便、安全、经济、持久、环境友好等方面都具有非常优良的品质,能够成为未来最具竞争力的千年能源;

(5)由于安全性的完满解决,Z-FFR可靠近城市建造,因而可方便地实现热电联供,并将大大提高能源的利用效率;

(6)团队提出的三回路水准闭式循环和堆放射性高屏蔽方案,为堆建造场址的选择和长期应用提供了极大的方便。

(5)和(6)的结合,为改变未来规模能源的布局(主要采用分布式,提高电网的安全性)创造了条件。

彭先觉说,上述这些关键技术解决方案的提出,使我们看到了一种有效应对未来能源危机和环境、气候问题的新能源曙光。

科学网  2018年10月20日

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编辑:法伊莎

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