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        “人造太陽”前景可期

        2021-07-07 19:07:25吳月輝
        科學(xué)導(dǎo)報 2021年42期
        關(guān)鍵詞:人類

        吳月輝

        人們常說,萬物生長靠太陽。在太陽內(nèi)部無時無刻不在發(fā)生著核聚變,為大自然帶來最普遍的能量來源。從上世紀50年代開始,人們就發(fā)現(xiàn)這種核聚變能具有很多優(yōu)點,是人類未來理想的清潔能源之一。比如,它的原料儲量極其豐富,因為其主要燃料是存在于海水之中的氘和氚。據(jù)估算,一升海水提取的氘能產(chǎn)生的聚變能源,相當(dāng)于300升汽油完全燃燒釋放的能量。另外,氘和氚反應(yīng)的生成物是氦氣,沒有放射性,對環(huán)境無害。而且,一旦造成反應(yīng)的等離子體熄滅,聚變反應(yīng)就會終止,因此聚變?nèi)剂系谋4孢\輸、聚變電站的運行都比較安全。

        這么好的能源如何才能為人類所獲取并利用?科學(xué)家們想到一個好辦法,就是在地球上建造一套核聚變裝置,像太陽一樣發(fā)生核聚變反應(yīng),從而源源不斷地產(chǎn)生能量。這種大科學(xué)裝置俗稱“人造太陽”。隨后,利用這種裝置產(chǎn)生核聚變能的科學(xué)可行性也得到了進一步驗證。然而,要真正實現(xiàn)核聚變發(fā)電并不容易,據(jù)科研人員介紹,想實現(xiàn)聚變反應(yīng),首先溫度要達到1億攝氏度以上,使聚變?nèi)剂贤耆婋x,并在保證等離子體密度的前提下,將高溫等離子體維持相對足夠長的時間,不泄露不逃逸,才可能釋放出足夠多的能量。為攻克這兩大難關(guān),幾十年來,各國科學(xué)家一直在不斷進行探索和實驗。

        由我國自主設(shè)計、自主建造的EAST,是目前地球上已建成并運行的“人造太陽”裝置之一,裝置主體高11米、直徑8米、重達400噸,曾多次創(chuàng)造出等離子體運行的世界紀錄。此次EAST實驗刷新世界紀錄,意味著人類讓核聚變成為未來清潔新能源的努力,又向前邁出了重要一步??煽睾司圩兗夹g(shù)難度大,不僅考驗著一個國家的物理研究水平,也考驗著一個國家的綜合實力,比如精加工零件技術(shù)、常溫超導(dǎo)技術(shù)、高能粒子束技術(shù)等。近年來,中國在多個領(lǐng)域取得突破性進展,為我們的核聚變技術(shù)打下堅實基礎(chǔ),讓中國成為可控核聚變研究的強國。此外,伴隨著聚變研究衍生出一系列重要創(chuàng)新成果,推動了超導(dǎo)技術(shù)、低溫技術(shù)、等離子體技術(shù)等多個產(chǎn)業(yè)技術(shù)板塊的發(fā)展,實現(xiàn)了“一路摘瓜”。

        “可控核聚變”如果能夠?qū)崿F(xiàn),將徹底改寫人類的能源版圖。托卡馬克核聚變實驗裝置被公認為是探索、解決未來穩(wěn)態(tài)聚變反應(yīng)堆工程及物理問題的最有效途徑,是地球?qū)ふ揖圩兡茉闯雎返南M?。未來,如果能較長時間維持1億攝氏度的高溫,實現(xiàn)接近1000秒的放電時間,人類距離解決核聚變商業(yè)化應(yīng)用的步伐將更進一步。每一秒的增長,在科學(xué)上都具有極高的難度,背后是科研人員夜以繼日的攻關(guān)。我們期待,在世界各國科學(xué)家的共同努力下,核聚變可以早日為人類所掌握和利用,實現(xiàn)清潔能源的夢想,讓“人造太陽”也能造福全人類。

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