小 靜
這個(gè)鐵桶就是傳說(shuō)中的人造太陽(yáng)?你一定早有耳聞,偉大的人造太陽(yáng)能像真的太陽(yáng)一樣,源源不斷地釋放出巨大的能量,它不但能擺平能源短缺的問(wèn)題,還能把地球從溫室效應(yīng)的沼澤中救出來(lái),可是,眼前的這個(gè)鐵桶,怎么看都不像太陽(yáng)唉!
喂喂,先糾正一下,人家可不是鐵桶,而是用特殊材料制成的復(fù)雜設(shè)備,主要部分是環(huán)形真空管道。它的真名叫托卡馬克,之所以被稱為人造太陽(yáng),是因?yàn)樗a(chǎn)生能量的原理和太陽(yáng)產(chǎn)生能量的原理類似。在極高的溫度下,太陽(yáng)上的氫原子核先聚合成氘原子核和氚原子核,最后聚合成氦原子核,即發(fā)生了多次核聚變反應(yīng),并釋放出巨大的能量。有所不同的是,在人造太陽(yáng)里發(fā)生核聚變反應(yīng)的不是氫原子核,而是氘原子核和氚原子核。
其實(shí)在人造太陽(yáng)之前,人類已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng),還造出了威力無(wú)比的氫彈??墒?,我們需要的不是一次超級(jí)大爆炸,而是穩(wěn)定釋放出能量的方法,這樣才能造福人類。這就是人造太陽(yáng)的終極目標(biāo)!
不過(guò),要實(shí)現(xiàn)核聚變,最起碼的條件就是上億度的高溫,人造太陽(yáng)能做到嗎?要知道,為了讓氫彈實(shí)現(xiàn)核聚變順利爆炸,必須先引爆一顆原子彈,利用瞬間產(chǎn)生的高溫,觸發(fā)核聚變反應(yīng)。難道人造太陽(yáng)開(kāi)工之前,也要用原子彈來(lái)啟動(dòng)嗎?
當(dāng)然不是,科學(xué)家們可是想盡了辦法,讓人造太陽(yáng)安全升溫哦!就像這樣:
加熱方法一:歐姆加熱。就像是電暖氣,給它通上電,它就會(huì)在很短的時(shí)間里散發(fā)熱量。因?yàn)榻o人造太陽(yáng)提供的電流相當(dāng)大,所以就會(huì)產(chǎn)生不可思議的高溫。不過(guò),即使這樣也不能達(dá)到上億度的高溫。加熱方法二:波加熱。和用微波爐加熱食物的方法類似,在波的影響下,人造太陽(yáng)里用來(lái)發(fā)生核聚變反應(yīng)的原子核瘋狂地碰撞,于是溫度升高。也就是說(shuō),波的能量越大,原子核碰撞得越快,產(chǎn)生的熱量也就越多!
加熱方法三:高能中性粒子束加熱。就是把具有高能量的中性粒子注入人造太陽(yáng)的大肚子里,使它們與氘原子核和氚原子核發(fā)生碰撞、電離等作用,最終實(shí)現(xiàn)上億度的高溫。
這時(shí),如果氚核和氚核達(dá)到必要的數(shù)量和密度,并且維持一定的時(shí)間,核聚變就發(fā)生嘍!也許你會(huì)擔(dān)心,劇烈的核聚變反應(yīng)該不會(huì)把人造太陽(yáng)炸得四分五裂吧?多慮啦!人造太陽(yáng)肚皮里的真空層,會(huì)隔絕核聚變產(chǎn)生的所有熱量哦,而且,它的肚子里還有超強(qiáng)的磁場(chǎng),可以把超高溫的反應(yīng)物質(zhì)約束起來(lái),讓它們集中在真空室的環(huán)形軌道里,所以根本就不會(huì)威脅到它的肚皮啦!
人造太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)了可控核聚變反應(yīng),并在2006年9月28日成功放電。雖然放電的時(shí)間只有3秒鐘,放電的能量也不能被利用,但是這卻給人們帶來(lái)了很大的希望!現(xiàn)在,人造太陽(yáng)仍在實(shí)驗(yàn)階段,讓我們一起期待它的成功吧!
小哥白尼·趣味科學(xué)畫(huà)報(bào)2009年4期