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国际核新闻
可控核聚变研究突破引关注
时间:2019年09月09日 来源:聚变新葡萄赌场手机下载app 点击量:1412 分享:

近日,美国能源部(DOE)下属的橡树岭国家实验室(ORNL)宣布称,利用超级计算机的超级算力及人工智能,该实验室解决了目前可控核聚变规模化面临的一项重要问题,人工智能能够有效预测核聚变反应等离子体的不稳定性活动,为可控核聚变反应提供了预警时间,有望推动可控核聚变的商用进程。

一直以来,可控核聚变技术是世界各国争相研究的热点之一。核聚变反应是太阳能量的主要来源,建造可控的核聚变装置将帮助人类实现对这一能源高效利用,“人造太阳”的科技突破则将为人类带来源源不断的清洁能源。

就目前科学进展来看,可控核聚变实验的首要挑战就是实现高温聚变等离子体的稳定供能。等离子体是一种高温离子及自由电子的混合体,核聚变反应过程中将形成高温等离子体,这也正是核聚变反应的能量来源。如何让等离子体保持稳定的能量生产状态,是当前人类社会实现可控核聚变的重要一环。

在最新研究中,ORNL实验团队利用超级计算机的超级算力,运用人工智能算法对等离子体的活动进行了预测,为未来核聚变装置的有效控制和优化打下了基础。

ORNL撰文指出,核聚变过程中等离子体的破坏能够在顷刻间发生,为维持等离子体稳定性,提前预警并采取相应措施将变得尤为重要。该实验负责人BillTang表示,这一算法是目前最为准确有效的预测,在核聚变等离子体“崩塌”前提供足够的预警时间,科研人员能够利用这一事件对等离子体降温,或找到避免“崩塌”的方法。一旦运用到实践中,将有望为科研人员提供足够的应急响应时间。

据了解,这一项实验成果使用了目前全球两大托克马克装置DIII-D及欧洲联合环状反应堆(JET)现有的实验数据。美国DIII-D托卡马克装置建成于1980年,而JEC则建成于1983年,近几十年来可控核聚变研究热度不减,由全球七个国家参与的国际热核聚变实验反应堆(ITER)则计划在2025年开始等离子体实验。

美国科普杂志《科学美国人》曾撰文指出,利用可控核聚变反应可能有望解决当前全球变暖的问题,核聚变能量将消除人类对化石能源的依赖,并克服可再生能源不稳定性的缺点。更为重要的是,核聚变能源将不会像核裂变一样产生危险的核辐射。同时,自然界中存在大量核聚变所需的原料,海水中氢的同位素将取之不尽。

可控核聚变作为未来能源中“最有潜力”的一环,近几个月来,欧美国家也在不断“加码”这一科研领域的投入。

据英国《镜报》消息,8月12日,新上任的英国首相鲍里斯·约翰逊(BorisJohnson)宣布在“脱欧”后,将为位于英国牛津郡的核聚变研究机构CulhamScienceCentre持续提供资金支持。

自英国宣布“脱欧”以来,业内人士就对英国未来科学研究表示了担心,但一向支持“硬核脱欧”的鲍里斯却对可控核聚变领域尤为关注。

CulhamScienceCentre作为英国原子能管理局旗下科研机构,是国际核聚变研究机构ITER的核聚变研究工作。据了解,超过350名科学工作者及工程师参与该实验室项目,欧洲原子能共同体(Euratom)每年为该机构的核聚变研究提供数千万英镑的研究经费,一旦英国实现“无协议”脱欧,该机构可能不得不退出Euratom,科研经费则可能面临中断。

为此,鲍里斯在参观这一研究所后,立即宣布将为英国科研“超负荷充电”,维持这一研究机构的资金来源,并宣布将为欧盟国家科学家提供快速签证,保证科研交流往来。

另外,美国对核聚变研究的科研支持也热度不减。今年7月底,位于美国圣地亚哥的托卡马克实验室DIII-D宣布收到美国能源部1400万美元科研经费,这一资金将继续支持开发、探究和维持高温聚变等离子体的方法。

美国科学部副部长PaulDabbar公开表示称:“核聚变仍然是世界上最有希望的潜在能源之一。这项旨在实现核聚变反应堆稳态运行的研究,将是聚变向可持续能源发展道路上的一个重要里程碑。”


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