安全也代表着更加难以实现,这也是数年以来,可控核聚变一直难以实现的原因。地星上,没有任何一种材料和物质能够承受的住如此的高温和高压。托卡马克装置的出现就是为了解决无法承受的高温高压而出现的。
早在十几年前,EAST的项目就实现了百秒可控核聚变,温度上更是达到了1亿度的温度记录,只不过在亿度高温下,核聚变的反应维持时间只有十秒。经过了科学家们的不断努力和突破,在更高的温度和压力之下,我们所能进行持续核聚变反应的时间也在稳步增长。
这样的增长相当缓慢,但即便是这样,华夏在可控核聚变的道路上,也走在了世界的前列。
出现重大变动的原因同样在于常温超导技术,常温超导的出现,也让EAST的装置进行了一次重大的升级和改造。相比之前的还采用的是液氮冷却让设备维持超导态的装置结构,常温超导的出现,让核聚变技术能够更加稳定。
曾经的“冰火两重天”的装置,变成了只需要进行内部高温高压,外部不再需要进行维持超导态的装置。烧开水,种太阳,人类为了能源可谓是煞费苦心。无论是核聚变又或是核裂变,还是现在正在大规模应用的常温超导,都是人类为了能源问题所寻求的解决方案。
核聚变的能量产出要远远高出常温超导技术的产出,聚变的副产品就是海水淡化和氢。加热的海水,高温后汽化,最后冷却回来自然就实现淡化了,而高温产生的氢,可以提供大量的清洁能源。可以说,把聚变中的这些技术用到国民经济上,能够把我们的生活质量大幅提高。
核聚变,就像当年的信息革命、半导体革命,一旦能够实现,整个人类社会都会发生革命性的变化。科技革命往往也会伴随着担忧和质疑的声音:又是核、又是高温,会不会不安全?其实在核聚变的形成条件已经告诉我们结果,相当安全。
对于装置内上亿温度的大火球来说,一旦出现情况,EAST控制中心可以实现瞬间降温、停止聚变,火球又变成气体,基本没有衍生灾害。然而这次爆炸事件的发生并不是偶然,原因是因为温度的失控。
失控的原因,在托卡马克核聚变实验装置中,高约束等离子体的边界区域会周期性地爆发出一种称为边界局域模(ELM)的不稳定性,大幅度ELM类似太阳耀斑爆发。在前期成功探索、实现了杂草型小幅度边界局域模(GrassyELM)运行的基础上,EAST超导托卡马克团队揭示了GrassyELM产生的物理机制,进而利用这种自发的高频小幅度GrassyELM,发展出了一种高性能稳态等离子体运行模式。
问题就出在信息的缺失和模型的不完善上,首先对于核聚变技术,仍然有太多的空白需要填补。爆炸的原因,类似于超强的太阳耀斑爆发,超出了模型的运行范围,同时过高的温度也导致了整个设备的内壁焚毁,彻底失控。
安全的原因,也是因为核聚变的条件难以实现,在爆炸之后,温度的下降也让聚变反应停止,产生了剧烈爆炸之后再无任何损失。