zou_bing2008
核科学与技术这本刊你去看下呗，我随便一搜就找到了几篇文献，如“核聚变理论再探及聚变堆的自持燃烧”“小型模块化反应堆综述” 
篇关于可控核聚变的文章2009年11月12日 星期四 01:48地球上的能量，无论是以矿石燃料，风力，水力还是动植物的形式储存起来的，最终的来源都是太阳：矿石燃料是由千百万年前的动植物演变而来的，而动植物（无论是今天的还是以前的）的能量最终是要来源于食物链底端的植物的光和作用所储存的太阳能；风的起因是由于太阳对大气的加热造成的冷热不均；水力的势能一样要靠太阳的加热使处于低平位置的水体蒸发，上升，再以降水形式被“搬运”到较高位置，从而形成势能。因此，无论人类利用这其中哪一种能源，归根结底都是在利用太阳能，而太阳的能量则是来源于核聚变，因此，人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法，就等于掌握了太阳的能量来源，就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料，风力和水力能源，一些人鼓吹的现代工业将因为没有能量来源而走向灭亡的观点也就破产了。因此，可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”。我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位，最近即将开始运行的EAST反应堆是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆，如果能够成功运行，那么，可控核聚变的商业发电的时日久不远了。在此，转载一篇介绍关于可控核聚变知识以及我国在这方面成就的文章，作者为中科院负责科技政策的人员：说说受控核聚变这件事核聚变首先，大家都知道，合肥的人造太阳的目的就是进行受控核聚变的研究，这个不多说了，先说说受控核聚变这件事情吧。1939年，美国物理学家贝特通过实验证实，把一个氘原子核用加速器加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，两个原子核发生了融合，形成一个新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了6兆电子伏的能量。这就是太阳持续45亿年发光发热的原理。早在1933年，核聚变的原理就被提出，而5年后，改变世界格局的核裂变才被发现。核聚变反应堆的原理很简单，很好理解，只不过实现起来对于当时的人类技术水准，几乎是不可能的。第一步，作为反应体的混合气必须被加热到等离子态——也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，原子核能自由运动，这时才可能使得原子核发生直接接触，这个时候，需要大约10万摄氏度的温度。第二步，为了克服库伦力，也就是同样带正电子的原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，得到这个速度，最简单的方法就是——继续加温，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，要使原子核达到这种运行状态，需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了，氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，产生了新的氦核和新的中子，释放出巨大的能量。经过一段时间，反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除，新的氚和氘的混合气被输入到反应体，核聚变就能持续下去，产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，大部分可以输出，作为能源来使用。看起来很简单是吧，只有一个问题，你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢？迄今为止，人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构，更不要说上亿摄氏度了。这就是为什么一槌子买卖的氢弹已经制造了50年后，人类还没能有效的从核聚变中获取能量的唯一原因。好了，人类是很聪明的，不能用化学结构的方法解决问题，我们就用物理的试验一下。早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了，一种是惯性约束。这一方法把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内，然后从外面均匀射入激光束或粒子束，球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压，压力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。这一理论的奠基人之一就是我国著名科学家王淦昌。另一种就是磁力约束，由于原子核是带正电的，那么我的磁场只要足够强大，你就跑不出去，我建立一个环形的磁场，那么你就只能沿着磁力线的方向，沿着螺旋形运动，跑不出我的范围，而在环形磁场之外的一点距离，我可以建立一个大型的换热装置（此时反应体的能量只能以热辐射的方式传到换热体），然后再使用人类已经很熟悉的方法，把热能转换成电能就是了。苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的这种方法相对于惯性约束，目前世界受控核聚变研究，主要集中在这个领域上。托卡马克实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁场的装置，这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK，也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年，在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。貌似很顺利吧？其实不然，要想能够投入实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行，我们称作能量增益因子——Q值。当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西，搞了十几年，也没有得到能量输出，直到1970年，前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出，不过要用当时最高级设备才能测出来，Q值大约是10亿分之一。别小看这个十亿分之一，这使得全世界看到了希望，于是全世界都在这种激励下大干快上，纷纷建设起自己的大型托卡马克装置，欧洲建设了联合环-JET，苏联建设了T20（后来缩水成了T15，线圈小了，但是上了超导），日本的JT-60和美国的TFTR（托卡马克聚变实验反应器的缩写）。这些托卡马克装置一次次把能量增益因子（Q）值的纪录刷新，1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚变反应持续了2秒钟，获得了17万千瓦输出功率，Q值达12。1993年，美国在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，两次实验释放的聚变能分别为3万千瓦和56万千瓦，Q值达到了28。1997年9月，联合欧洲环创29万千瓦的世界纪录，Q值达60，持续了2秒。仅过了39天，输出功率又提高到61万千瓦， Q值达到65。三个月以后，日本的JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘－氚反应，Q值可以达到1。后来，Q值又超过了25。这是第一次Q值大于1，尽管氘-氘反应是不能实用的（这个后面再说），但是托卡马克理论上可以真正产生能量了。在这个大环境下，中国也不例外，在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号（HL-1）和CT-6，后来又建设了HT-6，HT-6B，以及改建了HL1M，新建了环流2号。有种说法，说中国的托卡马克装置研究是从俄罗斯赠送设备开始的，这是不对的，HT6/HL1的建设都早于俄罗斯赠送的HT-7系统。HT-7以前，中国的几个设备都是普通的托卡马克装置，而俄罗斯赠送的HT-7则是中国第一个“超脱卡马克”装置。什么是“超脱卡马克装置”呢？回过头来说，托卡马克装置的核心就是磁场，要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。托卡马克装置越接近实用就要越强的磁场，就要给导线通过越大的电流，这个时候，导线里的电阻就出现了，电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，不能产生足够的磁场。托卡马克貌似走到了尽头。幸好，超导技术的发展使得托卡马克峰回路转，只要把线圈做成超导体，理论上就可以解决大电流和损耗的问题，于是，使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了，这就是超脱卡马克。目前为止，世界上有4个国家有各自的大型超脱卡马克装置，法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U，和中国的EAST。除了EAST以外，其他四个大概都只能叫“准超托卡马克”，它们的水平线圈是超导的，垂直线圈则是常规的，因此还是会受到电阻的困扰。此外他们三个的线圈截面都是圆形的，而为了增加反应体的容积，EAST则第一次尝试做成了非原型截面。此外，在建的还有德国的螺旋石-7，规模比EAST大，但是技术水平差不多。混合燃料和燃料的来源核聚变的消耗的燃料是世界上十分常见的东西——氘，也就是重氢。新的问题出现了，仅仅有氘还是不够的，尽管氘-氘反应也是氢核聚变的主要形式，但我们人类现有条件下，根本无法控制氘-氘反应，它太猛烈了，所需要的温度要高得多，除了在实验室条件下一次性的实验外，很难让它链式反应下去——那是氢弹一样的威力。还好，人们发现了氘-氚反应的烈度要小很多，它的反应速度仅仅是氘-氘反应的100分之一，而点火温度反倒低得多，很适合人类现有条件下的利用。一个问题接着一个问题，氚不同于氘，在地球上几乎没有，现在人类的氚都是人工制造而非天然提取的，人们通常是用重水反应堆在发电之余人工制造少量的氚——它是地球上最贵的东西之一，一克氚价值超过30万美元。这么贵的原料，显然是无法接受的，幸好上帝给人类又提供了一种好东西——锂，锂的2种同位素在被中子轰击之后，就会裂变，他们的产物都是氚和氦，目前为止人类在重水堆中制造氚，用的就是将锂靶件植入反应堆的方法。回核聚变上，氚和氘反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，并且能量很高。好了，我们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子核浓度，那么核聚变产生的中子就会轰击锂核，促使锂核裂变，产生一个新的氚，这个氚则继续参与氚-氘反应，继而产生新的中子，链式反应形成了。所以，理论上我们只需要给反映体提供两种原料——氘和锂，就能实现氘-氚反应，并且维持它的进行。这两种原料还是比较容易取得的，氘在海水中的含量还是比较高的，我们只需要通过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。而锂的资源总量虽然不如氘多，但是更容易取得一些，一方面海水中就包含足够的氯化锂，分离出来即可。另一方面，碳酸锂矿也不是稀有资源，更容易获得。ITER说到超脱卡马克，必须提到，2005年正式确定的国际合作项目ITER，也就是国际热核实验反应堆的缩写，这个项目从1985年开始，由苏联、美国、日本和欧共体提出，目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。注意，ITER已经不是托卡马克装置了，而是试验反应堆，这是一大进步。最初方案是2010年建成一个实验堆，实现1500兆瓦功率输出，造价100亿美元。没想到因为各国想法不同，苏联解体，加上技术手段的限制，一直到了2000年也没有结果，其间美国干脆拍屁股走人——不干了，ITER陷入了胎死腹中的危险。直到2003年，能源危机加剧，各国又重视起来，首先是中国宣布加入了ITER计划，欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴。没几天美国也想：咱们不能落后啊，加上自己在这个领域没有优势，单干划不来，于是也宣布重返计划。紧接着，有点银子又有点基础的韩国和印度也凑了进来，ITER红红火火，重张大吉。扯皮扯了20年以后，2005年ITER正式立项，地点在法国的卡达拉申，基本设计不变，力争2015年前全面完成，造价120亿美元，欧盟出40%，法、中、日、美各出10%，剩下的想让别人平摊，韩国印度不干，力争让俄国也出10%，自己出5%，不知道皮有没有扯完。ITER凑巧是拉丁语“道路”，可见大家对这个东西抱有多大的希望。很有可能，她就是人类解决能源问题的“道路”。如果ITER能成功，下一步就是利用ITER的技术，设计和建造示范商用堆，到那时，离真正的商业核聚变发电就不远了。但是ITER建设中，还有大量的技术问题需要解决，需要有一个原型可以参考，在此基础上，各国的先进超脱卡马克装置就成了设计ITER的蓝本。ITER的研究远非一个托卡马克装置，它还有很多难题需要攻克，地雷战里说“各村有各村的高招”，日本的外围设备研究就远远走在了其他国家前面，他们在托卡马克点火领域就很先进，不用高压变压器，直接使用高频电流制造核聚变点火的高温等离子体电流，就已经在日本试验成功了，大功率激光点火也接近完善。EASTEAST是目前为止，超托卡马克反应体部分，唯一能给ITER提供实验数据的装置，他的结构和应用的技术与规划中的ITER完全一样，没有的仅仅是换能部分。EAST解决了几个重要问题：第一次采用了非圆型垂直截面，目的是在不增加环形直径的前提下增加反应体的体积，提高磁场效率。第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。液氦是很贵的，只有在线圈材料上下功夫，尽量少用液氦，同时让液氦可以循环使用，尽量减少损耗的系统才可能投入实用。此外，EAST还是世界上第一个具有主动冷却结构的托卡马克，它的第一壁是主动冷却的，目前连接的是一个大型冷却塔，它的冷却水可以保证在长时间运行后将反应产生的热量带走，维持系统的温度平衡，一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步，另一方面也是工程化的重要标志——冷却塔换成汽轮机是可以发电的。结合一些相关资料，目前世界这个领域普遍认为EAST将是第一个能长时间稳定运行的，Q值能达到1的托卡马克装置，当然这可能还要1-2年的时间。就EAST来说，从某种意义上，它就是ITER主反应体大约1/4的一个原型实验装置。自1840年以后，天朝终于也在世界上先进了一小把，这就足够值得骄傲了。新的发展方向人类没有被一个ITER限定死，很多可控核聚变领域的研究也层出不穷。前几年出现了冷核聚变的说法，就是将氘化丙酮以一定的频率进行震动，发现产生的微小气泡里面产生了核聚变，还有一部以此为背景的电影《圣徒》，但是目前看来，由于被认为不可重现，缺乏理论依据，基本可以认定是伪科学了。另外托克马克也不都是环形的，长径比到一定程度，就出现了球形的装置，造价低，有效截面大，很可能是未来的发展方向，顺便说一下，离我不到500米，就有一台这个设备——科学院物理所的SUNIST。此外，惯性约束核聚变也是一个很有前途的方向，实际上我认为惯性约束的思想很聪明，它实际上就是用很多小型的非受控核聚变实现总体的受控核聚变，它的结构要比磁性约束简单很多，它也是一个重点地研究领域，在新闻中看到的国内的新型的大型激光器什么的，绝大多数都是干这个用的。人造太阳和中国中国在这个领域有先天的优势，加上机遇很好，走到世界第一集团，不是偶然的。说先天优势，是因为我们有王淦昌先生这样一批理论上的大师，使得我们的基础并不落后。国家对于能源的重视不是一天两天了，自1956年的12年科学规划以来，核聚变的研究已经进行了半个世纪，积累了大量的经验。还有一个上帝送给我们的好礼物：内蒙古白云鄂博的稀土资源。它使得我们的超导工艺和激光技术并不落后——这可是受控核聚变的重要组成部分。说我们机遇好，一方面是当年苏联解体，俄罗斯贱卖家底，我们得到了俄国的HT-7超脱卡马克，使我们跨越性的认识了这一系统。另一方面，国际扯皮使得ITER拖了近20年，我们赢得了追上去的机会，试想1985年ITER正式开建，怎么可能有中国的事情？苍天已死，黄天当立，中国人在这个关乎人类生存的领域，总算占有了一席之地，希望能良好的发展下去，早日求得正果，若如此，不仅为华夏之福，更是寰宇之大幸也。
当前世界经济正处于新一轮经济周期的上升期。今后5年～10年，世界经济发展速度将快于上世纪80年代～90年代。中国、印度、俄罗斯和巴西等发展中大国的先后崛起，将加速国际经济关系调整与格局演进，多极化趋势将日趋明显。美国经济“双赤字”，使世界经济发展失衡。美元贬值、油价飙升，使全球经济风险加大，但世界经济整体趋势依然向好。 去年，世界经济增长近5％，为近30年来最好。今年，受欧元区和日本经济疲软的影响，全球产出增幅将放缓。 美国经济依然是世界经济的引擎。国际机构和经济学家普遍认为，美国经济将持续稳健扩张。虽然受到高油价冲击，又面临财政和贸易“双赤字”，但美国经济的内生性强，增长势头不会改变。原因是：1。企业投资强劲复苏，居民消费持续增长。2。低利率时代虽然结束，但宏观环境依然宽松。3。“新经济”虽然缺乏新动力，但活力再现。加之奥巴马政府的持续减税、弱势美元和油价适度回落等等，均有利于美国经济持续扩张。 日本受福岛核危机，经济衰退复苏步履维艰。去年，国际机构普遍看好日本经济。今年上半年日本经济处于停止状态，下半年可能恢复增长。然而，日本经济复苏依靠的不是内需而是外贸。因为，目前仅靠内需尚难支撑日本经济复苏。可见，当前日本经济基础依然脆弱。一是油价飙升对经济影响开始显现；二是国内需求依然不旺；三是经济发展严重依赖出口。 欧元区经济增长缓慢，但复苏势头尚能维持。欧元区经济在连续两年低迷后，去年增长2％，虽低于IMF估计的2％但仍是近4年来最好的欧元的被动持续升值。油价居高难下，开始影响欧元区经济复苏 亚洲经济增长触顶回落，但仍是全球最快的地区。该地区宏观经济基本稳定，区内合作效应凸显，互利共赢格局正在形成，发展趋势是：东亚地区将持续较快增长，“四小龙”则适度扩张；东南亚经济将稳步复苏，越南成为佼佼者；南亚经济增长势头不弱，印度成为地区领头羊；中亚经济恢复性高增长，但资源型经济风险将增大。在未来数年中，亚洲将在全球经济中保持较高增长，依然是世界经济的增长中心。 发展中国家经济将进入稳定增长期。国际机构对发展中国家经济中长期前景普遍乐观。目前，发展中国家具备空前良好的发展机遇：1。宏观经济环境普遍改善。2。国际原材料价格持续上涨。3。南南经贸合作明显加强。亚洲与拉美、亚洲与非洲，亚、非、拉区域合作步伐加快，带动发展中国家间的泛区域、区域和双边合作蓬勃发展。4。中国、印度、俄罗斯、巴西和南非等发展中大国经济加速发展，在区域经济中起着空前的示范效应和领头作用。 当前世界经济形势以及对我国的影响 1、世界经济保持增长，我国外贸市场空间仍较大2、世界经济发展不平衡对我加工贸易影响显著，一般贸易保持高速增长。。3、主要经济体失业率高企加剧了世界经济摩擦的风险，欧美等国对我发起的贸易摩擦多由失业部门发起。4、油价高企加剧了我国的进口成本，可能导致成本推动型通货膨胀。5、顺应世界FDI大潮，调整引资政策重点。将重点转向有针对性地发展部分服务行业，优先发展为生产服务的服务贸易以及重点发展与货物贸易相关的运输和商业分销服务业等出口导向性服务业。 当前经济运行中存在五个突出问题 ——粮食进一步增产、农民进一步增收的制约因素仍然较多。粮食收购价格继续上升的空间有限。化肥等农资价格居高不下。洪涝灾害偏重发生。 ——固定资产投资新开工项目仍然较多，投资结构仍不合理。由于产生投资膨胀的体制性原因并没有从根本上消除，一些地方投资增长仍然过快。 ——工业企业利润增幅有所回落。行业效益出现明显分化，煤炭、石油开采、黑色和有色金属等采掘业利润增长较快，建材、石油加工、交通运输设备、化纤行业利润下降较多。 ——煤电油运总体形势仍然偏紧。由于增长方式没有根本改变，资源利用率低、浪费严重，能源、资源约束的矛盾仍然突出。 ——安全生产形势仍比较严峻。顶风违规生产的现象依然存在，重特大事故频繁发生，道路交通、危险化学品等事故多发。 节能是解决我国能源问题的根本途径 我国人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界平均水平，煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58．6％、7．69％和7．05％。目前，我国又处于工业化、城镇化加快发展的重要阶段，能源资源的消耗强度高，消费规模不断扩大，能源供需矛盾越来越突出。今后，随着经济规模的进一步扩大，能源需求还会持续较快增加。 因此，能源是我国当前和今后相当长一个时期内，制约经济社会发展的突出瓶颈，直接关系到全面建设小康社会的目标能否顺利实现。 节能是科学发展观的本质要求。 我国富煤少油。在替代石油的化石资源中，煤炭在近中期内可以满足与千万吨数量级的油品缺口相匹配的需要，即通过煤液化合成油实现我国油品基本自给，是目前最现实可行的途径之一。煤可经直接或间接液化两种方法转化成汽柴油。煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。煤间接液化是将煤首先经过气化制成合成气，合成气再经催化合成转化成汽柴油。煤间接液化的操作条件温和，几乎不依赖于煤种。 核裂变能源的使用越来越广泛，相关技术日臻完善，是未来百年内解决能源紧缺问题可行、且可靠的方案。建设、运行、维护核裂变电站及对核材料的开采和核废料的处理等将在未来百年内形成巨大的产业链。核裂变能源的利用受制于地球上有限的核材料蕴藏量和人类对核废料处理的艰难和危险。利用核聚变能可能是人类最终解决能源问题的一种最重要途径。太阳光即是太阳中的氢核聚变释放出来的能量。核聚变的主要原料是浩淼的海水中所蕴藏的用之不竭的氘，其产物是惰性气体氦，因此，核聚变既无原料短缺问题亦无核废料或核泄漏等污染问题。 国际环境复杂多变。当前国际环境复杂多变，和平与发展是主流，但是影响和平发展的因素依然存在，例如：强权政治，霸权主义，恐怖主义，地区冲突，核武器扩散，自然灾害，跨国犯罪，疾病，走私贩毒等。因此要加强国际合作。 对当前的国际形势做出判断，应酬好与大国的关系，对我国的外交有重大的意义。当前各国之间综合国力的竞争日趋激烈，各国之间呈现出合作与竞争，依赖与牵制等关系。国际局势的总体稳定为我国的发展提供了机遇，但是霸权主义与强权政治依然存在，我国依然面临着严峻的挑战。 我国要处理好与大国的关系，尤其是与美、俄、欧盟、日的关系。美国的单边主义政策受挫，正在积极寻求国际合作，但是美国称霸世界的战略并未改变。我国一方面要扩大合作，增加两国外交中的积极因素；另一方面，要坚持原则，维护我国利益。 北约不断东扩，严重影响了俄在欧洲的扩展，俄把目光更多的投向了亚洲。同时俄拥有丰富的自然资源，在能源供应与边境问题上对我国有重要的意义。 欧盟在积极加强与美国的战略合作，加强与中国的对话，在大国问题上谋求与中国的协作，同时也看到了我国经济快速发展带来的巨大市场。 由于日本不能正确面对历史问题，同时在积极扩展和建立其大国地位，积极配合美国牵制中国。中日抗衡比较明显，处理好中日关系决非一件容易的事，但是中日关系的长期僵硬将不利于我国的发展。 与此同时，要处理好与周边国家的关系，为我国的经济发展和社会进步创造更为有利的外部环境。
