聚變房地產(chǎn)投資（武漢）有限公司

KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research） 是韓國大田研究基地國家聚變研究所的超導(dǎo)托卡馬克核聚變裝置，被稱為“韓國太陽”，它是國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）項目的一部分。KSTAR是世界上首一個采用新型超導(dǎo)磁體（Nb3Sn）材料產(chǎn)生磁場的全超導(dǎo)聚變裝置，磁場強(qiáng)度是使用鈮鈦系統(tǒng)核聚變裝置的3倍多。核聚變相比核裂變釋放的能量更大，而且放射性污染幾乎為零，其原料可以直接取于海水，是理想的能源方式。KSTAR的成功為韓國的利用核聚變發(fā)電奠定了基石。韓國計劃在以后30年左右開始利用核聚變發(fā)電。

在2012年，它成功地維持高溫等離子體（約5000萬攝氏度）17秒。

核聚變是解決未來能源的主要選擇。高溫等離子體研究以實現(xiàn)核聚變?yōu)槟康?。托卡馬克類型核聚變研究是當(dāng)今世界上主要聚變研究途徑之一，也是本所主要學(xué)科方向。本所先后建成了HT-6B、HT-6M、HT-7和EAST等多套托卡馬克核聚變實驗裝置及其研究系統(tǒng)，參與了國際熱核聚變試驗堆（ITER）計劃與研究。計劃未來在中國建造穩(wěn)態(tài)燃燒托卡馬克實驗堆和中國磁約束聚變示范堆，進(jìn)而實現(xiàn)純聚變能源的商用化。

在建設(shè)托卡馬克和開展等離子體物理實驗研究過程中，本所發(fā)展了保障托卡馬克運行的診斷、電源、微波、低溫、超導(dǎo)、真空、數(shù)據(jù)采集處理、材料、安全與環(huán)保、電物理及精密儀器加工等一系列高新技術(shù)，開展了反應(yīng)堆新概念設(shè)計和相關(guān)技術(shù)研究。在高功率電源、大型低溫制冷、超導(dǎo)儲能、高溫超導(dǎo)、電物理裝備研制等方面的技術(shù)已應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)，其中部分技術(shù)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

核聚變發(fā)電優(yōu)點

（1）反應(yīng)放能效率極高 。（注：放能效率指單位質(zhì)量的燃料所能產(chǎn)出的能量）

聚變反應(yīng)將質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，根據(jù)愛因斯坦著名的質(zhì)能方程E=mc2可知很小的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為巨大的能量，所以聚變反應(yīng)的放能效率極高。

（2） 不產(chǎn)生核裂變所出現(xiàn)的長期和高水平的核輻射，不產(chǎn)生核廢料；

反應(yīng)物及產(chǎn)物的放射性

作為反應(yīng)物的氘、鋰和作為反應(yīng)產(chǎn)物的氦4He都是沒有放射性的。而反應(yīng)物氚是有放射性的，但它的半衰期相對而言很短。

氚對人體的危害主要是吸入人體后的內(nèi)輻照。氚的半衰期為12.3年的β-輻射，每公斤氚的放射性為9.7×106居里，平均輻射能量為5.7keV。

聚變堆中氚的釋放途徑有：事故釋放；維修操作和運行中的泄漏；由于氚通過管壁和容器的滲透力很強(qiáng)，可引起氚的漏失。

若采用三級大氣氚控制，從堆大廳釋放到環(huán)境中的氚可控制到小于1居里/天。概率分析結(jié)果表明，若假象事故態(tài)時釋放到堆大廳的氚為10×106居里。在FEB和ITER中的氚均為3kg左右，在停堆時刻，包層中氚的總放射性為3.3×107居里。

（3）原料豐富且分布廣泛

聚變發(fā)電所需要的直接燃料是氘和氚。1g的氘將產(chǎn)生3×10¹¹J的電能，所以要提供當(dāng)前世界上所有的能量消耗（相當(dāng)于每年3×10¹²億J）將需要每年1000t的氘。氘是很容易獲得的，因為每6700份水中就有一份是氘。如果考慮到所有的海水，則有總量超過10¹⁵t的氘，足可以近乎于無限地提供我們所需要的能量。氘可以采用電解水的方法直接從水中提取，成本很低。

然而氚在地球上并不天然存在，因為它是半衰期為12.3年的放射物。所以作為一種燃料，氚只能通過人工制造得到。最方便的產(chǎn)氚方式是中子和鋰的反應(yīng)。目前，有足夠的鋰可以至少維持幾萬年。

所以，聚變?nèi)剂媳仨毜脑牧箱嚭退膬α肯喈?dāng)豐富，而且這些原材料分布廣泛，任何一個國家不可能壟斷市場。

（4）不存在對石化燃料的依賴；

聚變發(fā)電站的基本原理是利用氘氚發(fā)生聚變反應(yīng)來獲取能量，并使用蒸汽輪機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能。反應(yīng)的原料是氘、氚和用于氚增值的金屬鋰，擺脫了對石化燃料的依賴。反應(yīng)所產(chǎn)生的能量一部分用于維持聚變反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，剩下的用于發(fā)電。所以除了最初啟動聚變反應(yīng)需要消耗額外的能量，接下來不再需要對其提供能量。

（5）基本不污染環(huán)境；

由聚變發(fā)電站原理可以知道聚變發(fā)電不會產(chǎn)生污染大氣的氣體，它的產(chǎn)物是對環(huán)境無害的氦氣；另外如上所討論，聚變電站產(chǎn)生的放射性物質(zhì)較裂變電站而言很少，而且這些放射性產(chǎn)物的半衰期也是相當(dāng)短的。

（5）無核事故風(fēng)險。

聚變電站是固有安全的；它不會爆炸或脫離控制，不像裂變電站那樣包含足夠運行很多年大量鈾或钚燃料，聚變電站只含有非常少量的氘和氚燃料。通常只有1克——只夠維持幾秒的反應(yīng)。如果燃料不連續(xù)更換，聚變反應(yīng)將會終止。

核聚變發(fā)電缺點

（1）實現(xiàn)太難

裂變能的利用，從開始實現(xiàn)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”（1943年）到形成一代“能源”（1970年）不過20余年，只因“三里島”和“切爾諾貝利”兩次核事故才使裂變能源的發(fā)展停頓下來。而對聚變能的發(fā)展來說，已研究了50年，預(yù)期還要50年才能廣泛應(yīng)用，原因何在？現(xiàn)在能回答的是: ①對等離子體了解還是初步；②支持磁約束的各種技術(shù)（超導(dǎo)、低溫、超高真空、微波、材料等）非常復(fù)雜，因為氘氚反應(yīng)要產(chǎn)生14MeV的強(qiáng)中子輻射，而且還要把上億度高溫的等離子體維持相當(dāng)長的時間，這對人類現(xiàn)有的技術(shù)積累，提出了挑戰(zhàn)；③全世界對發(fā)展核聚變還沒有形成一致的時間表，很難集中人力、物力和財力。

（2）第一代核反應(yīng)，即氘氚反應(yīng)有中子產(chǎn)生