我国能量最高质子回旋加速器实现一器多用,为
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我国能量最高质子回旋加速器实现一器多用

“我们引进设备,联合外国专家在铅蓄电池回收技术上取得了100多项中国专利,技术上于2014年就达到国际一流水平了。”第二次当选全国人大代表的天能集团董事长张天任,今年又带着好几份关于废旧电池回收的建议来了。 技术成熟,本来已经形成一条绿色经济的生产链。“既有节约资源和保护生态的社会意义,又有可观的利润,还能在技术创新的过程中有自己的知识产权。”张天任说,天能集团制造的电池已经有了“身份证”,他们借助大数据和互联网+,搞了一套从电池制造到销售再到废旧电池回收的信息系统。 “现在回收的废旧电池数量,已经占到我们生产量的70%—80%,希望很快能到100%,将来我们还要回收别人的电池。”不过,这是张天任的美好愿景。回收渠道不畅的问题解决不了,回收成本高企,他们就无法坐享技术创新带来的效益,何谈扩大生产能力。 按照国家相关规定,废旧铅蓄电池的贮存和转运须填写危险废物转移联单。张天任说,从申请到审批过程手续复杂,耗时长,顺利的话跨省转移还需要3个月左右,而且危废在运输和存储过程中要求使用专用的物流车、收贮仓库。 “把铅蓄电池统统列入危废,使得跨省转移、物流、仓储等环节都增加了成本。”张天任觉得完全没必要一竿子打死。铅蓄电池中绝大部分产品密封好、免维护、属于贫液式,并且其塑料外壳有足够的强度。如果没有人为强力破坏,在规范的情况下贮存、收集、运输和处置,不会对环境产生污染。 除了呼吁不要把所有铅蓄电池都定义为危废,张天任还为进项税、消费税和增值税的征收伤脑筋。“比如,国家为了防治污染征收4%的电池消费税,但重拳却落在了合法正规的生产企业上,对非法小商贩、小作坊根本没有约束力。”张天任说,搞非法回收不开票,没有场地、设施、环保投入,也没有专业物流、仓储成本。 从消费者手中回购废旧铅蓄电池,转卖给黑作坊加工,如此以环境为代价、一本万利的非法回收,造成了目前铅蓄电池回收市场的混乱无序。张天任期待国家尽快出台《生产者责任延伸制度推行方案》实施细则,从严从重打击铅蓄电池非法回收产业链。另外,他建议对正规企业还应解决进项税、优化电池消费税、加大增值税退税力度。 “全国一年生产大概400万吨铅蓄电池,天能集团能回收50—60万吨,将来目标是100万吨。”张天任的“电池王国”已经具备了高质量发展的条件,就等这阵“东风”什么时候能吹来。

"人造太阳"为何如此"神通"?

直径6.16米、重435吨,中核集团中国原子能科学研究院内,外人眼里简单的大“疙瘩”,却是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器、我国目前自主研制的能量最高的质子回旋加速器。

近日,“人造太阳”——中国环流器二号A聚变实验装置高清全景大图公布。那么,什么是人造太阳?它和我们的生活又有什么联系呢?

2003年7月,经原国防科工委批准,大科学工程——HI-13串列加速器升级工程立项,通俗地说是给已有的HI-13串列加速器“穿靴戴帽”,即在前端新建一台100MeV强流质子回旋加速器,一台质量分辨率为20000的在线同位素分离器;后端新建一台重离子超导直线增能器,以实现更强功能。

人造太阳技术属于可控核聚变,其意义是像太阳一样为人类源源不断地提供能量。太阳其实就是一个巨大的核聚变反应堆(核聚变是将两个较轻的原子核结合而形成一个较重的核,以及一个很轻的核或粒子的一种核反应,在此过程中,核聚变反应将一部分反应物的质量转化为了能量),而人造太阳就是效仿太阳的核聚变原理,为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。在技术分类上,人造太阳属于可控核聚变,由人工控制核聚变的能量输出过程,确保能量输出大小满足人类对能量的动态需求。

“从事大科学工程建设风险极高,有可能投入一生却颗粒无收。”让HI-13串列加速器升级工程总经理兼总工程师张天爵欣慰的是,去年年底,工程通过了成果鉴定,形成了一器多用、多器合用、多领域、多学科的科学研究平台。

那么,人造太阳有哪些优势呢?中国工程院院士李建刚表示,“核裂变反应会产生放射性物质,但核聚变反应是由氢的同位素氘和氚聚合成较重的原子核——氦。”李建刚解释,稳定的氦气不仅不是污染气体,反而是一种可用于工业生产的清洁气体。此外,核裂变的燃料是铀,但目前世界上铀的储量只能供我们用100年,而核聚变的原料氘在海水中的含量非常高,1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量,“目前海水中的氘储量如果用于核聚变,可以用1000亿到2000亿年。”

“胆大妄为”的方案“鱼”和“熊掌”要兼得

目前,我国人造太阳技术正在持续稳步发展,但要想让人造太阳的产能和供能成为现实,必须有几个条件:一是1亿度以上的高温,二是长时间约束在有限的空间中,三是有足够高的密度。在高密度的条件下,当等离子体温度达到1亿度以上,可使数目可观的粒子具有足够动能克服原子核之间的斥力而实现核聚变反应,从而产生可观的聚变能。现在,我国的人造太阳已经达到了等离子体温度1亿度以上,但是在温度和时间上还需要向上亿度、数千秒的目标迈进,而且需要有可控性,才有可能实现人类利用人造太阳能的目标。

诺贝尔物理学奖获得者劳伦斯制造的世界第一台回旋加速器直径只有10厘米,但却向世人打开了了解微观粒子奥秘的大门。

本文由北京印刷学院物理系副教授李蜜丹进行科学性把关。

与其他加速器不同,在质子回旋加速器这个“体育场”奔跑的“运动员”,是构成原子核的微小粒子——质子,它可以一边沿着跑道绕圈,一边在电场带动下不断提速,最终产生的高速粒子,可能为科学家们带来意想不到的惊喜。

从美国引进的HI-13串列加速器于1987年正式运行。为适应国内外科技发展形势,经过近10年等待,2011年4月,HI-13串列加速器升级工程开工,目标是填补我国中能强流质子回旋加速器、高分辨同位素分离器和超导重离子直线加速器的空白。

100MeV强流质子回旋加速器是整个工程最关键的大型主体设备,也是工程建设最大的技术难点之一。

由于经费紧张,无法支付国外公司的高额合作设计费用,放弃国外舒适环境回国的张天爵挑起加速器自行设计、自行建造的任务。

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