国际热核聚变实验反应堆

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坐标43°42′17.84″N 5°46′9.1″E / 43.7049556°N 5.769194°E / 43.7049556; 5.769194

国际热核聚变实验反应堆

ITER的成员 — 欧盟, 印度, 俄国, 中国, 韩国, 日本和美国.
创立时间 2007年10月24日
总部 Cadarache, 法国
Director-General Osamu Motojima
网站 iter.org

国际热核聚变实验反应堆International Thermonuclear Experimental Reactor,缩写为ITER)是规划建设中的一个为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而设计的国际托卡马克试验。它建立在由TFTRJETJT-60T-15等装置所引导的研究之上,并将显著的超越所有前者。此项目预期将持续30年:10年用于建设,20年用于操作,总花费大约100亿欧元。“iter”在拉丁文中意为“道路”,因此这个实验的缩写“ITER”也意味着和平利用核聚变能源之路。

背景[编辑]

日益稀缺的化石燃料,面对不断增长的能源需求,新的和可再生能源来源将是必要的,以满足全球能源需求。聚变功率有可能提供足够的能量,以满足安装需求,而要做到可持续,对环境的影响相对较小。

核聚变有许多潜在的吸引力。首先,它的同位素燃料的是相对丰富,必要的同位素燃料之一——,可从海水中提取,而另一同位素燃料——,也可能会被使用在核聚变反应本身产生的中子来生成。此外,核聚变反应堆将生产几乎没有任何二氧化碳或其他大气污染物,相对于传统的核反应堆所产生的,它的其他放射性废物产品的寿命很短。

在2006年11月21日,七个成员正式同意资助创造核聚变反应堆[1]。该计划预计将持续30年 - 10年建造,20年的运行。ITER最初预计将耗资约50亿歐元,但原材料价格的上涨和所看到的最初设计的变化,这一数额超过三倍达到了160亿歐元[2]。反应堆预计需花费10年时间建造并计划在2019年完成。地点在法国的Cadarache,并已经开始采购大型部件。[3]

国际热核实验堆的设计,是生产约500兆瓦的聚变功率,持续时间为1000秒[4](对比,JET的高峰期是16兆瓦,持续不到一秒钟),通过在其约840立方米的反应室聚变约0.5g氘/氚混合物。虽然ITER计划预计将产生(在热的形式)的能量比消耗的来加热等离子体到聚变温度的能量高出10倍以上,它所产生的热量将不被用于产生任何电力。[5]

历史[编辑]

反應器位置,法国Cadarache
設施全貌

ITER始于1985年苏联美国欧盟(通过欧洲原子能共同体)以及日本的合作。经过早期的概念和工程上的设计阶段,2001年产生了一个可被接受的详细设计,ITER成员投入了6.5亿美元研发资金用来进行实用性的研究[來源請求]。后来俄罗斯取代了前苏联的位置,美国在1999年到2003年之间退出,又有加拿大(2003年退出)、中国韩国加入参与开发研究,印度于2005年12月也加入了计划。

整个项目曾经历一些如绿色和平之类的环境组织的反对,他们认为ITER项目是“疯狂而愚蠢的行为”[6]并宣称“核聚变拥有核电站所有隐患,包括产生核废料以及核泄漏的风险”。

2006年5月24日[7],参加这一项目的欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度7方代表草签了一系列相关合作协议,标志着这项计划开始启动。欧盟承担50%的费用,其余6方分别承担10%,超出的10%用于支付建设过程中由于物价等因素造成的超支。11月21日[8],参加国际热核聚变实验反应堆计划的7方代表在法国总统府正式签署了联合实验协定及相关文件。

2007年9月24日中国作为第七个参与国批准了该协定,这意味着三十天后即2007年10月24日开始,国际热核聚变实验反应堆合作协定正式开始实施,国际热核实验反应堆组织也于当天正式成立。

目标[编辑]

核聚變產生的能量極大抵過10萬座裂变式核電廠

ITER有一系列的目标,所有这些目标都围绕着建设一座实用的核聚变反应堆。

  • 由聚变加热而即时产生多于所提供的辅助加热十倍的热能(聚變能增益係數为10)。
  • 产生一个聚變能增益係數Q值超过5的稳定等离子区/体。
  • 维持8分钟的聚变脉冲。
  • 可能点燃“燃烧的”(自我维持的)等离子区/体。
  • 开发聚变电站所需的技术和程序:包含超导磁体(以俄国T-15为领先),及遥控技术(由机器人实现)。
  • 检验的可控(核聚变)概念(可行性)

成员[编辑]

当前成员[编辑]

地点[编辑]

2005年6月28日,参与实验项目的中国俄罗斯欧盟韩国美国日本在俄罗斯莫斯科最终签订协议,决定在法国南部普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸大区(Provence-Alpes-Côte-d'Azur)的卡达拉舍(Cadarache,位于马赛附近)建造实验反应堆。

功率[编辑]

一單位的電漿容器壁

ITER将使用环形加速器产生温度超过10亿摄氏度的氢等离子体,它将产生大约5億瓦(500,000,000瓦特)的核聚变能量,维持大约500秒。相比较而言欧洲联合环形加速器(Joint European Torus,JET)的纪录不过是1600萬瓦维持了不到1秒。ITER将不会(直接)产生电力。

远景[编辑]

ITER是介于当前的等离子物理研究,和未来的核聚变发电站之间的一个试验性步骤。它将为在2015年建设第一座可商业运行的等离子发电设备做好技术准备。

这个计划在它30年的运转周期里预料会耗费大约100亿欧元,因此该项目成为人类有史以来继国际空间站之后第二昂贵的国际科学合作项目。

与 ITER 同时运行的一个项目是国际聚变材料放射测试设施项目(IFMIF, International Fusion Materials Irradiation Facility)。IFMIF 用来测试未来开发核聚变电站所要用的一些材料,这些材料适合于在极端状况下工作。ITER 还计划建成一座能够发电的示范性电站:DEMO 项目("demo" 在英语中有 "演示" 的意思)。此后,一座原型电站将首次进行商用发电。

批评和回应[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Green light for nuclear fusion project. New Scientist. 21 November 2006 [13 September 2009]. 
  2. ^ Deal finalised on fusion reactor. BBC News. 29 July 2010. 
  3. ^ ITER website
  4. ^ The ITER Device
  5. ^ ITER & the Environment
  6. ^ Antinuclear campaigners question the safety of Europe's ITER candidate site,EUbusiness,08/12/2003
  7. ^ 卢苏燕,开发新能源的国际热核计划开始启动,新华网,2006年05月25日 00:04:31
  8. ^ 卢苏燕,国际热核计划联合实验协定正式签署,新华网,2006年11月21日 22:05:59

参见[编辑]

外部链接[编辑]