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“人造太阳”的技术含量如何?还处在实验和研发的阶段

时间:2019-07-13 22:18 来源:菜叶 作者: 菜叶

人造太阳这个名词,想必一些人或多或少都听说过,作为一种新生的名词来说,人造太阳解释起来实际上并不难,顾名思义,这就是一种模仿太阳热核反应的一种技术,也就是可控制的核聚变反应堆,这种技术的主要目的就是为了解决人类愈演愈烈的能源问题,但就目前来说,人造太阳技术还不成熟,还处在实验和研发的阶段。

“人造太阳”的技术含量如何?还处在实验和研发的阶段

“人造太阳”目前各国都在研究,其实就是核聚变发电装置。核聚变不是难点,最难在于如何让核聚变释放的能量缓慢释放,并且可以控制。

从20世纪40年代末起,各国就开发了多种磁笼途径,并由之出发,对聚变能科学可行性展开了不同规模的理论与实验探索研究。投入科学家及工程师上千人,经费总计每年超过10亿美元。各途径竞争非常激烈,其间纷争不断。

在这过程中,人们对实现聚变能难度的认识也逐步加深。但从20世纪70年代开始,苏联科学家发明的"托克马克"途径逐渐显示出了独特的优点,并在80年代成为聚变能研究的主流途径。

“人造太阳”的技术含量如何?还处在实验和研发的阶段

托克马克装置又称环流器,是一个由环形封闭磁场组成的"磁笼"。等离子体就被约束在这"磁笼"中,很像一个中空的面包圈,等离子体环中感生一个很大的环电流。

随着各国大小不一的托克马克装置的建成、投入运行和实验,托克马克显示了较为光明的前景:等离子体达到了数百万度,等离子体约束也获得了明显效果。科学家们认识到,如果扩大此类装置的规模,有可能获得接近聚变条件的等离子体。

“人造太阳”的技术含量如何?还处在实验和研发的阶段

我们现在利用的核能发电皆为核裂变反应,有些许缺点,比如裂变燃料开采难度大、存储量有限,不安全。而核聚变的原材料遍地都是,我们可从海水中提取氚氦,而海水又是地球上几乎可以视为无限的物资。

核聚变目前的问题就是要变得可被人类控制。这时候,托卡马克装置就但此重任了。它使得等离子体电流与外面的线圈电流一起,产生一定的螺旋形磁场,从而约束住其中的等离子体,并使其与外界尽可能绝热。

“人造太阳”的技术含量如何?还处在实验和研发的阶段

热量不会涌向外界,如此一来,等离子体更容易被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温,以达到核聚变的目的。

EAST是中国科学院等离子体物理研究所在安徽合肥设立的世界第一个全超导托卡马克核聚变实验装置,是托卡马克的一个优化模型。2006年9月28日,该装置首次成功放电。2007年二月的实验中,EAST产生了持续了近3秒的200千安培的等离子放电。2016年1月28日,更实现电子温度超过5千万度、持续时间达102秒的长脉冲等离子体放电,为目前世界最长。终极目标为1亿度与1000秒。

“人造太阳”是人类迈向未来的关键技术,而这个技术的重中之重是让核聚变可控的托卡马克装置。通过基础模型,我们进行无数次的尝试,并对原型进行优化。我们不断地接近所预期的目标,这是可喜可贺的,在不久的将来,年轻一代人真的很有希望看到“人造太阳”遍地的一天。

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