国际热核实验反应堆:一项耗资150亿欧元的体验。

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ITER:

一项耗资1500万欧元的实验

聚变反应堆:危险!

锂加水 = 爆炸!

2011年5月16日,欧洲议会代表团来到普罗旺斯艾克斯的雷内国王酒店,听取了ITER项目负责人的多次报告。我向议员米歇尔·里瓦西提供了40份我自己在家打印的资料,这份资料是下文所读内容的简化版。议员将这些资料分发给了其他欧洲议会代表。

大约有200名反核人士聚集在酒店外。人数虽少,但考虑到所涉及的风险,这显得尤为不足。而我,是唯一一位科学家,甚至是唯一一位工程师或技术人员。这些抗议者都是典型的基层反核人士。

诚然,像我这样的人在福岛核事故后才真正警醒过来。但在我个人看来,这种对核能致命性的认知是彻底而明确的。过去,我从未认真思考过这个问题。早期的环保活动家曾亲身经历执法力量的暴力镇压,遭遇催泪弹或防御性手榴弹,比如1977年7月31日,克雷-马尔维尔超增殖堆抗议活动中,米查隆被一枚手榴弹击中胸部身亡。

米查隆纪念碑

至今仍有人会去铁路轨道上锁链自缚,以阻止运载放射性废物的列车通过“哈格核燃料再处理中心”(实际上是一个提取钚的中心,用于制造法国制造的MOX核燃料,这种燃料在法国20座反应堆、福岛3号反应堆中使用,法国还将其出口海外)。这些锁链者通常会被粗暴驱赶,许多人受伤,他们抗争,是为了让我们和我们的孩子能够健康生活,避免被核工业利益集团操控。

这辆致命的列车,必须以任何代价通过。

我承认,我对自己反应如此迟钝感到羞愧,更让我作呕的是,竟看不到任何一位科学家或工程师同事加入这场正当的抗议。福岛核灾难激发了人们对核能危险性的觉醒,尽管媒体被原子工业巨头操控,导致信息封锁,但这种觉醒正在发生。

然而,在此之前,那些反对核能的人曾被视作边缘人、空想家,而实际上,他们对现实状况的洞察力远比我们更清晰、更早。

正如我们将在下文所见,事情远比人们想象的要严重得多。

迄今为止,反对ITER项目的主要论点多集中于环境或景观方面。我刚看到一段荒诞、令人震惊的视频,来自ITER项目官网的演示。导游说,他们已“体贴地”将蝙蝠迁移到别处,以鼓励它们在新地点筑巢。他们也考虑到了受保护的植物群。

但这些都显得多么可笑,当人们了解到接下来的内容时。

我们了解氚的放射毒性,这是一种半衰期为12.3年的放射性物质。是的,问题就在这里,而且非常真实。氚是氢的一种同位素,其原子核包含一个质子和两个中子,与轻氢(仅一个质子)和另一种同位素氘(一个质子和一个中子)不同。这三种同位素都带有单一电子。这个电子构成了原子的“电子云”,决定了物质的化学性质。

因此,从化学角度看,轻氢及其两种同位素——氘和氚——几乎具有相同的性质。

当“重氢”与氧结合时,便形成所谓的“重水”。这三种原子核与氧的组合均有可能,其中包括含有一个或两个氚原子的分子。

这种富含氚的水将具有放射性。

ITER项目的反对者会辩称,由于氚与氢相似,因此极难安全地封闭,几乎无法避免泄漏。极小的轻氢分子可以穿透阀门和密封件。更糟的是,氢甚至能穿透固体墙壁!而氚更是逃逸的高手,它能穿透密封件和大多数聚合物材料。

从生物学角度看,轻氢和氘并无危险。但氚则完全不同。氢原子具有与大量其他原子结合的特性,从而形成大量矿物和生物化学分子。

因此,这种氚可能进入食物链,甚至整合到DNA中。

ITER支持者可能会反驳说,即使发生氚的泄漏或排放,也只是造成微不足道的污染,“从公共健康角度看并无危险”。

我们几十年来早已习惯从所有核工业巨头口中听到这种说辞。

另一个支持ITER项目的论点是:人体内存在所谓的“水循环”。如果人体吸收了氚水,它会迅速排入自然环境。其“生物半衰期”(一个月到一年)短于其“放射性半衰期”(维基百科)。

http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Fixation_biologique_du_tritio

http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Cin.C3.A9tique_dans_l.27organisme

但如果氚原子与DNA等分子结合,情况就完全不同了。这触及了低剂量辐射长期影响的后果。

此时,ITER的支持者可能会耸耸肩,说氚的量极小,几乎无法察觉……等等。

总而言之,我们无法找到有效的批评。

当然,项目成本也是一个问题,预算已翻三倍,这只是个开端,正如我们稍后将看到的,还有时间表的不确定性。关键问题令人不安:

—— 电能何时能产出?

我们将在下文讨论的技术科学问题表明,无论是未来预算、时间表,还是可行性与经济效益,都无法做出任何预测。

首先,让我们追溯ITER项目的起源。

http://www.iter.org/proj/iterhistory

我们读到,该项目源于1985年冷战结束时,戈尔巴乔夫与里根在日内瓦的会谈。

里根与戈尔巴乔夫

1985年,里根与戈尔巴乔夫在日内瓦

核武器和导弹的惊人储备被冻结,使原子能的形象变得完全负面,仅靠民用核能的正面联想稍作缓解。事实上,我们知道,民用反应堆可被改造成钚增殖堆,从而制造出与裂变炸弹相同的武器级钚。

  • 切尔诺贝利灾难向我们证明,这个我们曾梦想能为人类带来福祉的“和平原子”,实际上可能在无限长的时间内摧毁其环境,远远超过我们物种的寿命,同时对我们的健康和人类基因资本造成伤害。这些论点不容忽视。

  • 若将核废料储存和核电站退役等无法解决的问题纳入考量,情况更糟。

  • 再加上核武器扩散这一不可避免的现象。

此外,这次会晤一年后,切尔诺贝利灾难发生了。

因此,迫切需要找到一种“和平原子”,它不能被用于制造新武器,其废料应为无害气体——氦气,不会导致“敏感材料”的扩散。

人们立刻想到氘-氚聚变装置,它被赋予了各种美德。

我们称之为“取之不尽的能源”。想象一下海洋中蕴藏的惊人数量的氘和氚(或锂,可用来制造氚)。

聚变产生的能量首先是一个强大的神话,即“仁慈原子”的神话,它无害、和平、拥有“无限能源”。

我们还附上一张图像,触动了人类的想象力——“烧瓶中的太阳”。

人类始终将自然界的宏大现象与神话建构联系在一起。从天而降的雨水带来丰收。前哥伦布文明曾向天空祈求赐予这生命之水——雨水。但雨水也是洪水,是毁灭,是死亡。

太阳亦是如此。古埃及人认为诸神不过是太阳神的化身。拉是赐予丰收的仁慈之日,而他的兄弟塞特,是荒漠中可怕的太阳神,他使庄稼枯萎,让迷路的旅人渴死。

原子有一个神话。当奥本海默(懂梵文)第一次亲眼目睹核火爆发时,他本能地吟诵起《薄伽梵歌》(第11章第33节)的诗句,结尾是:

“我是死亡,万物的毁灭者。”

http://en.wikipedia.org/wiki/Bhagavad_Gita

原子开始进入历史,成为人类想象的一部分,化身为与朱庇特之雷、托尔之锤相似的可怕神祇,带有《启示录》中世界末日的圣经意象。

随后,和平原子的时代来临,它带来舒适,提升生活质量。一个能为家庭供暖、驱动高速列车的原子,让我们舒适而快速地出行。

但切尔诺贝利和福岛的悲剧以粗暴、暴力的方式敲响警钟。于是原子变成了一种“白色瘟疫”,无形、无味、缓慢致命。

  • 并非所有人都会死亡,但所有人都被触及了……

尽管核电站运行看似顺利,但已发现对工作人员的健康影响。法国国家健康与医学研究所(INSERM)的一项研究显示,这些员工的癌症病例是正常水平的两倍,尽管剂量计显示的辐射剂量低于核安全局(人为设定的)标准。

这就是民用原子能,尽管有核工业巨头的强力游说,却呈现出令人不安的形象。

那么,为何不大力推动这种“烧瓶中的太阳”?这种无风险、无废料的原子能?

如果一架飞机撞上托卡马克,或恐怖分子用炸药破坏,根本不会有问题!

后果会怎样?一些氘、氚、锂和氦气会逸入空气,我们说,第二天就风平浪静了。

聚变使“无风险、无废料原子”的神话浮现。

正如你所想象的,这并不完全属实。氘-氚聚变会产生中子,这些中子将污染反应堆的所有结构。这些结构会因“活化”而变成放射性物质,这是由于材料暴露在大量中子流中发生嬗变所致。因此,聚变反应堆的退役,同样复杂、棘手且昂贵,与裂变反应堆无异。

ITER支持者可能会辩称,聚变产生的废料半衰期只有数百年,而裂变产生的放射性核素则可致命长达数十万年。

在阐明这些前提后,我们必须摆脱神话,抛开诸如“烧瓶中的太阳”或“无限能源”之类的漂亮辞藻,保持现实,从可行性角度审视这一提案。

为此,我将不得不使用物理学家的语言。在可能的情况下,我会尽量让语言通俗易懂。

聚变是一座被极端复杂性保护的象牙塔。这也是核工业巨头能以“这非常复杂”为由回避任何问题的原因。他们将对话者,可能是政治家,淹没在复杂性的“墨水云”中,如同章鱼喷出墨汁躲避追问。

让我们深入这些科学问题,超越对新手的空谈。

ITER项目基于两组结果。一方面,是英国JET(联合欧洲环)在1997年10月于库尔汉实验室取得的成果,通过注入多种能量形式,在一秒钟内实现了聚变反应,其系数Q = 0.7。

这个Q系数意味着什么?它是聚变释放的总能量与注入能量(微波、中性粒子注入等)之比。

聚变反应堆产生的能量流与反应堆体积成正比,即与其特征尺寸(例如等离子体环的直径)的立方成正比。

能量损失发生在壁面,与反应堆表面积成正比,随特征尺寸的平方变化。

因此,Q系数遵循如下演化规律:

Q系数

如果JET的Q值仅为0.65,说明机器太小。ITER的尺寸是其两倍,理论上应使Q值提升一倍,即:

Q = 1.4

在ITER的宣传资料中,他们声称期望获得超过5的系数,持续时间在400至1000秒之间。

关于JET实验的一些细节:该托卡马克未配备超导线圈。磁场由铜线制成的螺线管产生。通过螺线管的电流高达数兆安培,焦耳热效应导致能量耗散,无法延长实验时间。

http://fr.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus

http://claude.emt.inrs.ca/VQE/sources/fusion_futur.html

ITER的加热系统(微波、中性粒子注入)是JET系统的延伸。

因此,ITER“将运行”。

这一点无人质疑。将实现氘-氚聚变,Q值超过1,并且由于使用了超导线圈,持续时间将长得多。

但这是否意味着一切?

正如我们接下来将展示的,这台机器并不完整。

目前,它甚至不能被视为原型机,更谈不上验证。因为它缺少一个或多个关键部件,尤其是那些从未经过实际测试的部件。

反应堆将装载50/50的氘和氚同位素混合物。聚变反应使这两种元素消失,生成一个带有两个正电荷的氦核,释放出3.5 MeV的聚变能,并产生一个14.1 MeV的中子。

氘-氚聚变

氘-氚聚变

约束磁场阻止氦核逃逸。通过与氘和氚离子交换能量,氦原子有助于维持等离子体温度,否则等离子体将因辐射而冷却。但该磁场对中子无效,因为中子不带电,它们将撞击约束环的壁面。被壁面材料捕获后,中子将通过活化使这些材料产生放射性,并引发多种嬗变。

法国诺贝尔奖得主皮埃尔-吉尔·德热纳曾怀疑,能否保护超导线圈的脆弱材料免受聚变产生的中子轰击。超导材料很脆弱。中子造成的损伤可能局部破坏超导性,使磁体失效,甚至导致其彻底损坏。

面对这一重大问题,ITER负责人回应称,在第一壁(“第一壁”)和线圈之间,将设置第二壁,由锂化合物制成,用于吸收中子,并通过放能反应生成氚:

氚化

http://www-fusion-magnetique.cea.fr/gb/cea/next/couvertures/blk.htm#ch1

http://www.energia-nuclear.net/es/como_funciona/fusion_nuclear.html

另见:

http://books.google.fr/books?id=eK3ks5zUiScC&pg=PA294&lpg=PA294&dq=alliages++lithium+plomb&source=bl&ots=iF4xpNYTrt&sig=Oip0rtjFigNUWbN42FScsiPtM4E&hl=fr&ei=FPnUTZfiI8qCOtD6hOQL&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CDEQ6AEwAw#v=onepage&q&f=false

必须强调,这一反应是一种受激发的裂变反应,即锂-7的裂变,它处于不稳定状态,分裂为一个氦原子(4个核子)和一个氚原子(3个核子)。

第二壁(或氚生成层)由液态锂铅混合物制成。铅的作用是减速中子。在此过程中,可能还会释放出两个中子。这种500°C的液态金属通过加压水冷却。这种液态金属混合物绝不能与水直接接触。锂的熔点为180°C,沸点为1342°C。

锂在常温下不会在空气中燃烧,不像其碱金属同族元素钠那样。但在足够高的温度下,它会像其另一同族元素镁一样剧烈燃烧,且该燃烧过程是放热的,极具破坏性。

http://www.plexiglass.fr/materiaux/metaux/lithium.html

摘录(翻译):

锂是唯一一种可在空气中安全操作的碱金属,而其他碱金属会氧化,常会自燃。在空气中,锂会缓慢形成氧化物和氮化物薄膜。

在潮湿空气中,水蒸气催化下的反应速度更快。

在干燥氧气中,锂在200°C以上会燃烧,生成氧化锂(Li₂O),而非过氧化物,这与它的同族元素(钠、钾等)不同,使其更像碱土金属。

锂的燃烧极为放热,发出强烈的白光,如同镁。

锂爆炸

锂在空气中接触水:立即爆炸

http://www.youtube.com/watch?v=ojGaAGDVsCc

锂在水中燃烧:

http://www.youtube.com/watch?v=hSly84lRqj0&feature=related

锂加水:

http://www.youtube.com/watch?v=oxhW7TtXIAM&feature=related

当锂接触500°C的水时,会分解水,夺取其中的氧,释放出……氢气。这种反应与福岛反应堆中锆合金包壳与水的反应类似,也是一般所有水冷反应堆在温度升高、水变为蒸汽时的普遍现象。

锂与冷却水反应释放的氢气可能与空气混合,引发类似福岛的爆炸。锂是一种极活泼的物质,能与氧气、氢气(生成氢化锂,即氢弹的爆炸性物质)反应。它还能在常温下与氮气反应生成氮化锂。所有这些反应都是放热的,可能失控,造成严重破坏。

而这一切,无人向我们提及。

没人讨论过:如果在聚变反应堆中,锂开始燃烧或与冷却水反应,会发生什么?这些氚生成层(通过锂再生氚)从未经过测试。正如米歇尔·里瓦西在此次会议上所指出的,最好先在其他机器上测试这些氚生成层,比如JET或德国的ASDEX(马克斯·普朗克研究所加兴分部),或日本的机器,再投入一个——昂贵的、危险的、有问题的项目。

围绕氚生成层(见下图,来源:CEA官网),有两点值得注意:

  • 直接接触的是第一壁,由铍制成。铍的熔点为1380°C。它在托卡马克内的行为未经验证。铍具有高度毒性,可导致一种无法治愈的肺病——铍中毒。它也是致癌物。

氚生成层

氚生成保护层的一个组件(另一项“前所未有的实验”)

另一侧是超导线圈,由液氦冷却至3K(即-270°C)。只要温度稍高于20K(取决于所用超导材料),超导性就会消失。失去超导性的线圈部分会变成电阻体,将积累的能量以热量形式耗散(焦耳效应),可能完全摧毁超导材料。液氦会剧烈汽化,体积膨胀超过700倍。这是一颗潜在的炸弹。

当这些导体处于“超导”状态时,不会产生热量。低温系统的作用是冷却并保持超导元件低温。

2008年,CERN就发生过类似事故。一个线圈焊点断裂,导致超导性丧失。线圈中电流高达9000安培,产生电弧,汽化了线圈中的液氦。随之而来的爆炸将40吨重的线圈推移数米之远(……)。

在配备必要氚生成层的聚变反应堆中,可能发生灾难性事故:

  • 氚生成层中的锂剧烈燃烧(其燃烧方式如镁,可在电视节目中演示)。
  • 若接触水:爆炸。
  • 产生的热量会扰乱邻近的超导线圈,使其汽化。
  • 这场锂火会释放出有毒的铅蒸气(铅中毒)和在氚生成层中合成的放射性氚。
  • “第一壁”(1-2毫米厚的铍,同样有毒)也会汽化,并与有毒污染物混合。
  • 还包括数公斤氚的释放,即反应堆的装载量。

全部……

请放心,此类爆炸将立即终止聚变反应。这不错。这正是几十年来我们反复听到的,强调下一代核反应堆的安全性。

但就化学而言,这将是……

塞维索。

在此次ITER会议上,米歇尔·里瓦西提出问题:“如果发生事故或灾难,谁来赔偿?谁负责?”时,现场一片死寂,这沉默意味深长:

  • “您到底在说什么?什么灾难?我们会采取一切预防措施,当然会的!”

这种不可或缺的锂的存在,使反应堆完全危险。

这种不可避免的危险被精心掩盖,公众面前上演的是一场“基础聚变反应”——氘-氚混合反应的烟幕。

我们必须明确:一个“聚变反应堆”并非仅靠单一反应运行,而是依赖两个反应。

详细说明:

2 个氘 + 3 个氚 → 4 个氦 + 1 个中子 + 能量(核能史上最具代表性的反应)

中子 + 锂 → 氦 + 氚(通过再生)+ 能量

中子占释放能量的80%:14 MeV(兆电子伏特)。

氦占20%的能量。这部分能量通过碰撞在等离子体中传递,维持反应堆温度(1亿至1.5亿摄氏度)。

中子不带电,能穿透“磁屏障”,撞击“第一壁”(铍)。它们可能直接穿过,或与之相互作用,引发反应:

9 个铍 + 1 个中子 → 2 个氦 + 2 个中子

第二反应,对聚变反应堆而言是“不可或缺”的,是氚再生反应:

1 个中子 + 6 个锂 → 4 个氦 + 3 个氚 + 能量

我们可以将这两个基础反应合并为一个:

2 个氘 + 6 个锂 → 2 个氦 + 能量

因此,“聚变反应堆”与超增殖堆有亲缘关系,它消耗的并非氘和氚的混合物,而是氘和锂。这两种物质在海水中都极为丰富。

这正是“无限能源”理念的来源。

好。但关键在于,必须能实现这种极具危险性且未经验证的氚再生反应。该反应将在ITER中进行。

几十年来,需要大量误导性宣传和媒体麻痹,才能让当地居民(除少数“激动的环保人士”外)如此平静地接受一个危险项目。艾克斯-普罗旺斯市长玛丽丝·乔萨因也重申了对ITER的无条件支持。

氚生成层应由N个如上图所示的元件组成。在ITER实验中,仅会安装少数此类元件。可能只有一个,其余将由能阻挡中子的外壳替代,可能是铅。

在反应室周围部署这种氚生成层,仅作为演示,毫无疑问,这将成为核工业巨头的下一个玩具。

无论从哪个角度看,ITER项目始终伴随着极其复杂的问题,解决方案未经验证,同样复杂。而复杂性,意味着建设周期长和成本爆炸式增长。

在复杂性方面,ITER与裂变反应堆之间的差距,就像试管反应器与热水器之间的差距。

我们可以向ITER的发明者提出以下问题:

“第一壁”及其保护层(氚生成层)与热量排放系统共同作用,是否能令人满意?这更像一次开创性尝试,而非成熟系统?

另一个与ITER运行相关的问题是,氢离子对第一壁的侵蚀。其指导思想基于法国Tore Supra装置的成果,该装置是位于卡达拉舍的法国托卡马克,配备超导线圈,可提供高达4特斯拉的磁场。然而,所达到的温度尚不足以实现聚变。据我所知(欢迎任何更正),温度仅为数百万摄氏度。此外,运行时间创下6分钟的纪录。

可以研究非常靠近或直接接触高温等离子体的壁面行为。约束腔内铺有碳化硅(CFC)瓷砖,与航天飞机使用的材料非常相似。碳能有效导热,且耐高温。科学家研究了通过称为“限制器”的壁面传导热量的情况。这种环形结构位于“环形”腔体下方。

限制器

Tore Supra的腔体。下方为限制器

腔壁已通过每平方米1兆瓦的热流测试,限制器处热流增至每平方米10兆瓦,表面温度达1200-1500°C。限制器是一种换热器,其背面有220°C、40巴压力的水循环,从而测试在托卡马克中回收热量的可能性。

一个补充说明和近期确认的细节:曾大肆宣传JET实现了氘-氚聚变(“神奇组合”)。事实上,鲜为人知的是,大多数聚变实验均使用氘,在略高于1.5亿摄氏度的温度下进行。

在使用氘作为聚变燃料的反应堆中发生的反应:

来源:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire

http://www.energia-nuclear.net/es/como_funciona/fusion_nuclear.html

  • 氘 + 氘 → (氦-3 + 0.82 MeV) + (中子 + 2.45 MeV)

  • 氘 + 氘 → (氚 + 1.01 MeV) + (质子 + 3.03 MeV)

  • 氘 + 氚 → (氦-4 + 3.52 MeV) + (中子 + 14.06 MeV)

  • 氘 + 氦-3 → (氦-4 + 3.67 MeV) + (质子 + 14.67 MeV)

英国人曾进行过一些氘-氚实验以验证概念。但据我的消息来源,实验的大部分仍使用氘,可能出于成本考虑。

辐射损失。

等离子体通过两种辐射过程损失能量,即“电子气体”的辐射。首先是“同步辐射”,它表现为带电粒子在机器磁场中运行时的能量损失。第二种能量损失来源是“制动辐射”(bremsstrahlung)。当电子靠近离子时,其轨迹会发生偏转,电子被减速并发出这种辐射,其强度与离子电荷数Z的平方成正比。

制动辐射

制动辐射

碳之所以引人关注,原因有三:

  • 具有良好的耐高温性能(“瓦片”与航天飞机所用材料极为相似)
  • 良好的导热性能
  • 碳离子所带电荷数较少(仅六个)

在制动辐射导致的能量损失机制中,一个碳离子(从壁面剥离并污染等离子体)造成的能量损失,是电子或氢离子的16倍。

然而,碳会经历一种磨损现象,表现得像一个真正的氢气“抽吸泵”,吸收氢并生成碳氢化合物。如果这些物质与氚原子混合,将再次变为放射性物质(氚的半衰期为12年)。

因此,除非如我们将在下文所见,用作废物吸收剂,否则不能使用碳。

对于ITER而言,内部壁面面积达1000平方米,最终选择已确定:700平方米将覆盖铍,这是最轻的金属,熔点为1280°C。这种覆盖层可通过内部加压水的循环,毫无疑问地承受热冲击。就离子溅射导致的等离子体污染而言,铍有4个电子,其能量损失也比电子和氢离子高16倍。

尽管如此,聚变反应仍会产生氦。像ITER这样的反应堆无法容忍10%的氦含量,因为氦是聚变反应的“灰烬”。必须持续清除。

这正是限流器的功能,但工程师们考虑了另一种几何结构,从而设计出偏滤器。它就是我们看到的环形腔室底部的排水口:

偏滤器

偏滤器由模块组成,这些模块可被操作和更换。以下是其中一个模块的设计图。

偏滤器模块

绿色部分对应钨板。钨是白炽灯灯丝的材料,其熔点高达3000°C,是所有金属中最高的。偏滤器的形状可由其主要功能和一种特殊的磁几何结构共同解释,这种结构能有效捕获离子:

偏滤器,磁几何结构

浅蓝色为铍,深蓝色为钨,黑色为碳。

可以观察到一种“鱼尾状”的磁几何结构。这两个排水口底部的槽口,将作为等离子体被抽出并重新注入腔室的通道,以便在清除“灰烬”(氦)和导致等离子体辐射冷却的污染离子(碳、铍、钨)后,实现连续循环。

钨是所有污染物中最具破坏性的。其电子结构使其拥有74个电子,专家告诉我,一旦与聚变等离子体混合,其电荷数可能达到50至60。当一个电子与这样的离子相遇时,制动辐射造成的能量损失,是电子与氢离子相遇时的3600倍。

我们讨论的是以制动辐射(bremsstrahlung)形式出现的辐射损失。然而,还存在其他更严重的能量损失,与“自由-束缚”跃迁有关。

当电子遇到氘、氚、氦或铍离子时,这些离子的原子核已失去所有电子。但在工作条件下,钨离子的情况不同,其原子核可能仍保留15至25个电子(共74个)。当自由电子与这些残余电子壳层相遇时,会引发非辐射去激发,紧接着发生辐射去激发并释放出一个光子。这又是一次重大能量损失。

钨离子污染等离子体可能导致聚变反应效率大幅下降,甚至使等离子体熄灭。

在咨询专家后,我了解到,重离子的抽吸将通过偏滤器两个组成部分之间缝隙底部的厘米级孔洞进行。

JET最初配备的限流器与Tore Supra类似。英国人对其进行了改造,用钨覆盖了腔室,并在底部安装了偏滤器。正如米歇尔·里瓦西在2011年5月16日于马赛所指出的,与其仓促启动ITER项目,不如先等待英国实验结果。

同样的结论也适用于铍壁。

偏滤器系统是否经过验证?

它能否保证聚变等离子体的纯净?

专家的回答是:

  • 只有通过实际经验才能给出答案。

结论:

当深入探究ITER装置内部时,人们会发现其复杂性令人眩晕。这个“机器”比裂变核反应堆复杂一百倍。它涉及数十个问题,其中许多解决方案尚未经过验证。偏滤器的效率仍属纯粹推测。而正是这种连续净化等离子体的解决方案,是继续推进项目发展的必要条件。

从这个角度看,ITER是一场令人着迷的实验,一个充满博士论文和复杂研究的热土。但同时,它也是一场:

150亿欧元的实验

(目前)

任何额外的小问题都可能引发预算的又一次爆炸式增长。我们的议员们必须清醒认识这一问题,不要被那些旨在麻痹他们、制造烟幕的陈词滥调所迷惑:

  • “烧瓶中的太阳”
  • “无限能源的源泉”……

当我问一位参与该项目的研究人员:

  • 何时,以何种代价,我们才能看到这台机器转变为发电装置?

他的回答是:

  • 需要一个预算宽松得多的方案……大约数千亿欧元,且需数十年才能实现。

餐桌上摆满了菜单。太贵,太慢,问题太多。

从能源需求来看,有哪些解决方案?

核裂变:

  • 危险
  • 对环境和健康有害
  • 无核废料处理方案

通过ITER实现的核聚变:

  • 过于昂贵
  • 存在大量尚未解决的问题
  • 过于缓慢

我将参加将于6月6日至9日在比亚里茨举行的DZP(致密Z箍缩)研讨会。

比亚里茨

http://www.dzp-2011.com

DZP2011是致密Z箍缩研究及相关领域专家的主要会议。此前已在拉古纳海滩(1989年)、伦敦(1993年)、温哥华(1997年)、阿尔伯克基(2002年)、牛津(2005年)和亚历山大(2008年)举办,吸引了来自20个国家的逾百名代表。

DZP2011涵盖致密Z箍缩研究的所有方面,包括基础Z箍缩物理,以及Z箍缩在惯性约束聚变、实验室等离子体天体物理、软X射线激光和高能密度物理等领域的广泛应用。相关致密等离子体构型,如X箍缩、等离子体聚焦和高电流毛细管放电,也是会议关注的重点。

6月6日星期一上午8:30,我的朋友马尔科姆·海因斯将作开幕式报告,分析自2005年以来Z机器取得的成果,并在结论中重申:“在桑迪亚,自2005年以来已实现超过两千万度的温度。” 他在这一国际Z机器研讨会上的发言至关重要。

比亚里茨日程

比亚里茨Z机器研讨会日程(2011年6月6日-9日)

(会有法国记者亲赴现场报道,还是仅满足于CEA及其他机构提供的摘要?)

这一现象的解释只有两个字:“湍流电阻”。

我将前往支持马尔科姆的报告。

马尔科姆·海因斯

马尔科姆·海因斯,等离子体物理与磁流体动力学的先驱

此前几年,我曾听美国人说,如此高温从未实现过,2006年发表在权威期刊《物理评论快报》上题为《超过二十亿度》的文章结论是虚假的。但自文章发表以来的五年间,他们从未发表任何文字来支持其反驳,甚至未能提供合理解释。

从某种角度看,美国人发动了一场信息战,因为这一新过程可用于设计并制造纯聚变炸弹(通过磁流体动力学压缩启动聚变,而非原子弹)。这些炸弹可小型化且“清洁”(无核废料),基于硼氢聚变(该反应从一千度开始,且弱中子辐射)。

如前所述,海因斯将出席研讨会,但尚无绝对把握。他目前健康状况不佳,可能无法参会。

如果海因斯无法出席,将无人能以他科学信誉的分量,驳斥美国人的无耻谎言与仇恨言论。

同样出席的还有埃里克·勒纳,他致力于“聚焦”实验,并强烈支持无污染的硼氢聚变。

埃里克·勒纳

埃里克·勒纳,无中子聚变的倡导者

正如我在过去五年中一直在我网站上所言,终有一天我们将看到基于这种无中子聚变的发电装置问世(我早在漫画《你们的能源》中就已提及,该漫画可免费下载至Savoir sans Frontières官网)。

http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/ESPANOL/energeticamente_vuestros.htm

如同“内燃机”取代蒸汽机一样,一个世纪前便已实现。

ITER不过就是三千年版的“蒸汽机”,极度复杂。

如果核能未来某天需要重新获得动力,那必将来自脉冲式聚变发电装置。

我们将看到一种完全无任何残留物的聚变:无聚变产物,无因中子轰击而放射化的结构。

坚持依赖裂变过程,积累大量高毒性废料(仅法国就有10万吨……),并储存寿命长达数十万年的废料,是荒谬的。尤其当科学已取得显著进步,提供了其他解决方案时。

我们否定了科学进步的力量。

桑迪亚的实验向我们展示了另一条道路是可行的。但正如往常一样,这将遵循:

  • 先有武器,后有能源。

没有人能保证,对纯硼氢聚变这一分支的探索,能在短期内催生出发电装置。

但这些装置的成本仅为ITER的1/500。

让我们审视各种解决方案:

裂变:危险,高度污染,危害健康

ITER聚变分支:问题众多,前景不明,成本过高

无中子聚变分支:前景未定,但成本低。必须立即启动基础研究。

页岩气:污染地下水

回归天然气与石油:大规模进口,资源有限,污染严重(包括原油泄漏),加剧温室效应

剩下的只有可再生能源,它们储量巨大、形式多样,且技术门槛低。

如果世界各国都愿意大规模投资这些方案(超越家庭安装),并将原本用于核能(民用与军用)及武器研发的预算投入其中,所有问题将迅速得到解决!

然而,这一进程将遭遇强烈反对,原因如下:

  • 核能领域投入的巨额资金将变得过时。这些投资之所以被批准并持续至今,首要目的就是军事应用(钚生产)。

  • 可再生能源开发所需的技术门槛较低(沙漠、地热活跃区、海洋等),将使技术先进国家与过去被认为无法赶上现代技术列车的国家处于同一水平。

  • 这一进程本质上是一种“反新世界秩序、反全球化,甚至反资本主义”的政策。

2011年3月31日,尼古拉·萨科齐在访问东京时的讲话

萨科齐在东京

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