在尋找終極能源的道路上,核能技術(shù)正兵分兩路:一條是不斷升級的裂變之路,另一條是向前奔馳的聚變之路。
第二次世界大戰(zhàn)催生了原子彈,同時也開啟了人類利用核能的新時代。原子彈是核裂變不可控的利用,于是科學(xué)家制造了反應(yīng)堆,將核裂變慢下來,開始用裂變的能量造福社會。
我國核裂變事業(yè)起步于北京房山。中國第一座重水反應(yīng)堆——101堆,它被譽為“功勛反應(yīng)堆”,不僅為“兩彈一星”的研制立下汗馬功勞,還培養(yǎng)了首批核能人才,是中國核科技的搖籃。
進入第二代反應(yīng)堆階段,中國邁入了核電商業(yè)化的大門。1991年,自行設(shè)計建造的秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電,結(jié)束了中國大陸無核電的歷史。同時,大亞灣核電站也為中國積累了寶貴的核能商用經(jīng)驗,并為后續(xù)標準化建設(shè)打下了基礎(chǔ)。
在自主創(chuàng)新的驅(qū)動下,中國的第三代核電技術(shù)迎來了高光時刻。最具代表性的“華龍一號”全球首堆于2021年投入商運,安全性、經(jīng)濟性全面提升。如今,“華龍一號”已成為中國閃耀世界的“國家名片”。
當(dāng)前我國大力發(fā)展的第四代核反應(yīng)堆,包括氣冷快堆、鈉冷快堆、熔鹽堆等不同技術(shù)路線。釷基熔鹽堆,利用我國儲量豐富的釷替代稀缺的鈾作為燃料,而且無需消耗大量水資源可用熔鹽循環(huán)進行冷卻,可以建在沙漠、戈壁等干旱無水地區(qū),產(chǎn)生的高溫核熱可以用于高效發(fā)電、高溫制氫等重要領(lǐng)域。目前,我國釷基熔鹽實驗堆已在甘肅武威建成并達到滿功率運行,成為全球唯一在運行的熔鹽堆,為核裂變能發(fā)展開辟了全新的賽道。
與此同時,中國科學(xué)家們將目光投向了核聚變,人類能源的終極夢想。
如果說裂變是“劈開原子”,那聚變則是“融合原子”,模擬太陽內(nèi)部的能量產(chǎn)生機制。它的燃料取自海水中的氘和氚,幾乎取之不盡,且反應(yīng)過程不產(chǎn)生長壽命放射性廢物,被視為真正清潔、安全的“終極能源”。
目前,全球規(guī)模最大的國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃正在積極推進,而中國的“人造太陽”EAST裝置已多次刷新等離子體運行時長世界紀錄,中國核聚變裝置CRAFT(聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施)和BEST(緊湊型聚變能實驗裝置)也在穩(wěn)步推進,為未來聚變能的商業(yè)應(yīng)用奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
裂變與聚變研發(fā)并非競爭關(guān)系,而是確保能源安全的并肩作戰(zhàn),既確保我們當(dāng)下的能源轉(zhuǎn)型與安全,又瞄準我們更遙遠的未來,儲備決定性的技術(shù)力量。從解鎖裂變能到追逐聚變夢,這是一場跨越世紀的能源長征,而中國正從曾經(jīng)的追隨者,穩(wěn)步邁向引領(lǐng)未來的探路者。
監(jiān)制:白瑪央金 梁錚錚
主編:帥俊全
記者:帥俊全 韓文旸
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