核聚变能源的开发现状及新进展

受控核聚变能源开发研究的最终目标是建成经济性能优异、安全可靠、无环境污染的聚变电站,成为国民经济发展的支柱性能源。开发核聚变能源,对于我国的可持续发展有着重要的战略和经济意义。本文立足我国"压水堆、快堆、聚变堆"三步走的核能发展战略,简要回顾了世界磁约束受控核聚变能技术开发的历史、现状及进展,介绍了近年ITER、CFETR、DEMO及高温超导等聚变能开发的一些重要的新进展新成果,以及我国聚变能未来的发展战略及路线图。

可控核聚变的研究现状及发展趋势

本可控核聚变具有一些其他能源不可比拟的优势。一是原料来源丰富,核聚变的原料是重水,可以直接从海水中提炼。据测算,海水中氘的质量浓度为0.03 g/L,因此,地球上仅在海水中就有45万亿t氘。1L海水中所含的氘经过核聚变可提供相当于300L汽油燃烧后释放出的能量。如果把海水中的氘全部用于核聚变反应,其释放出的能量足够人类使用几百亿年。因此可以说,海水中的氘是取之不尽、用之不竭的能源。虽然在自然界中不存在氚,但利用反应堆产生的中子轰击氟化锂、碳酸锂或锂镁合金就可以大量生产氚,而海水中含有大量的锂。二是核聚变的过程及其产物均不会对环境造成污染,也不会造成核泄漏的危害。核聚变不同于核裂变,其反应后产生的物质是惰性气体氦,不产生放射性物质,不会污染环境。三是安全可靠。只要去掉核聚变反应条件中的任何一项,反应就会彻底停止,不会发生像日本福岛核电站的核裂变反应堆发生过的那种因地震而停止运行后,核燃料还继续发热引起爆炸的问题。