李建刚院士谈人造太阳的展望

作者: 李建刚

来源: SELF格致论道讲坛

发布日期: 2017-05-22 11:24:52

李建刚院士在SELF讲坛上分享了他对人造太阳的展望,介绍了ITER项目的重要性和中国在此项目中的参与及其技术发展。

日前,世界最强大超导磁铁在意大利西北部拉斯佩齐亚问世,这是有“人造太阳”之称的国际热核聚变实验反应堆(ITER)的一大重要成果,标志着人类向“人造太阳”又迈进了一步。而在SELF讲坛的舞台上,ITER中国专家委员会委员李建刚也曾分享过他对“人造太阳”的展望。中国工程院院士,中科院等离子体物理研究所研究员,ITER中国专家委员会委员李建刚院士的演讲摘录,更多内容请点击历史推送。

大约在1985年,里根和戈尔巴乔夫——尽管是冷战的时候,他们也谈了一件事情,象征着人类美好前景的一件事——在地球上建一个人造太阳,这个人造太阳是50万千瓦,就跟现在的发电站差不多。

经过谈判,一共有七方参加,欧盟占最大一块45%,其他的六方,中国、日本、美国、韩国、印度各占9%,出资100亿欧元,要在法国Cadarache(卡达拉舍),就是离前两天发生恐怖袭击不到150公里的地方,建世界上第一个真正意义上的人造太阳,叫国际热核聚变实验堆ITER,要运行20年,需要能够在大规模的、几十万千瓦的基础上运行很长的时间。

这个就是要验证聚变的工程可行性,刚才的东方超环只是验证实验的可行性。到底规模有没有这么大,有这么大的规模以后行不行?这里面牵扯到特别多的技术。这是中国参加的最大的一个国际合作项目。我刚才说了价钱是100亿欧元,中国9%,也是9亿欧元,也是很大的一个数字。

它里面首先要形成这个磁笼,一共有18段,像一个橘子瓣的东西,这是个什么概念,波音747重量370吨,这一个线圈它大约也是在360吨左右,价钱真是差不多。什么叫差不多呢?波音747是2.6亿美元,这个大概是2.8亿欧元。我们国家在参加ITER之前,我们生产短样。

绕这么一个线圈,里面要将近十万米导线 150吨,我们国家在参加这个国际合作之前,四十年之间只产生了36公斤短样,短样就这么长一点,全部的家当全部加在一起才这么一点。我们通过ITER,国内的企业发展得非常好,已经形成了全世界最先进的技术,规模最大、产量最大。西安的西北有色金属研究院,西部超导公司,它现在可以一年就生产150吨。除此之外,国内的核磁共振的、GE的所有线几乎超过一半都是它在供应。

我们国家航母的歼15的起落架,大家都知道飞机落地的一刹那冲击力非常大,所以对材料的要求非常之高,用ITER上面的材料终于解决了航母的起落架的问题,这是一个例子。第二个例子,刚才说的上亿度的东西,第一层屏蔽我们把它叫核导,长成这个样子,像多脚的怪兽一样。它是多重?

如果说在一百年前造的埃菲尔铁塔是7300吨,那这个是8000吨,这个材料比那种材料要难得多,它首先要降到零下269度,就是极低温,同时它要耐强辐射,这是一种特殊的不锈钢。我们国家在参加ITER之前,从来没有生产过,参加ITER之后,通过跟国际合作,山西太钢通过几年的工作,现在可以年产15000吨,得到了很大的发展。

可以看出,通过国际合作,尽管聚变能离我们还是很遥远,但是中间产生的过程和技术都能够非常好的用在国民经济上。未来中国的聚变到底怎么做,相信你们在座的几乎每一个人都要问我,跟三任总书记问我的同一个问题:咱们的聚变到底什么时候才能实现?我们现在正在做这种实验装置,正在参加ITER,但是希望十年以后建造中国自己的工程堆,才能够验证发电。

有了这个东西以后,在50年到60年之间能够商用化,整个发展的路线,就像这张图上面所显示的,基本上就是这么一个时间尺度,这是我们设计的中国工程聚变堆,这个堆里面有一个主机装置。整个堆跟这个大厅差不多吧,体积也就是这么大,这个设计的寓意,象征展翅腾飞的大鹏,象征着人类追求聚变的梦想,象征我们中华民族腾飞的梦想。

经过二三十年的努力,这一次真正的人造太阳 会冉冉升起,对中国来讲——我觉得大家都知道,我们对聚变的需求比任何一个国家都急迫,特别是像中国这样高速发展的发展中国家。我本人做30年了,从1982年到了这个岛上——我在合肥的一座岛上,叫董铺岛,一个非常非常偏僻的岛上,一做34年。

但是有一件事情我还是非常有幸,作为一个中国的科学家,我有幸的都见过这些领导,每一任领导都到过我们现场,给了我们很高的鼓励,包括俄罗斯的总理,他们都说过同样一句话,就是说中国需要能源,中国一定要在人类实现这种聚变路上,起到不可取代的作用。最后一张片子,这是从卫星上拍得一张地球的片子。大家可以看到美国、欧洲、日本都很亮,为什么?因为他们已经是发达国家,已经被过去的文明所照耀,那么还有很多地方是黑的。

50年前,人类就有个梦想,希望实现人造太阳。上大学的时候,我也有这个梦想,希望在我的有生之年,能够做这么一个人造太阳,让那些没有被文明所照亮的地方被聚变能所点亮。第一个聚变电站的话,作为一个中国人,我是希望它最好而且必须要建在中国。

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