“人造太阳”要来了你收到消息了吗?
我国科学家又创造了一个“世界纪录”—“人造太阳”。“人造太阳”到底是啥呢?
“人造太阳”,是我国的全超导托卡马克核聚变实验装置,又叫做“东方超环”。目前,首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。因为该装置的目标是让海水中大量存在的氘和氚在高温条件下,像太阳一样发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源,因此,我们称之为“人造太阳”。
在这次核聚变实验中,我国科研团队在世界上首次实现了5000万摄氏度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行,实现了从60秒到百秒量级的跨越,创造了又一个“世界记录”。
目前,太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能等新能源从根本上来说,是一种辅助能源,无法取代煤、石油、天然气等化石燃料的地位。
而20世纪50年代开始登上世界能源舞台的核能,威力巨大;但采集和提炼困难。安全性一直是导致其无法为大众使用的原因。那么,“人造太阳”的安全性如何?
“人造太阳”属于核聚变,其产物没有放射性。由于聚变反应需要的条件比较高,一旦发生事故,造成反应的等离子体约束破裂,聚变反应便会终止。因此聚变燃料的保存运输、聚变电站的运行都比较安全。
聚变反应需要的高温可达上亿摄氏度,何种装置能承受如此高的温度呢?在这个温度上,物质都处于等离子体态,其原子核和核外电子是分离的,电子不再受某一特定的原子核束缚成为自由电子,而原子失去电子也成为带正电的离子。也就是说,等离子体中的粒子“带电”了。
科学家在螺线管中,让带电粒子沿封闭的磁力线做螺旋式运动,上亿度高温的等离子体就乖乖地被约束在这种环形的磁场中了。这种环形的磁场又叫“磁瓶”或“磁笼”,可把炽热的等离子体“托举”在空中。所以说,“东方超环”这次5000万摄氏度高温的表现,其实还有很大的成长空间。
中国科学院等离子体物理研究所研究员、中国工程院院士李建刚在表述这一过程时说:“磁约束聚变利用强磁场这一‘磁容器’来约束高温等离子体,并进而将其加热至上亿度,从而维持连续的热核反应,产生巨大能量。”
这也就是“人造太阳”学名单词的来源:“托卡马克”一词转写自俄语单词Tokamak,是来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)的生造词。
此外,“人造太阳”的主要燃料是存在于地球海水之中的氘(氢的同位素),另一种原料氚(同样是氢的同位素),可用中子轰击锂的方法制备;而科学家预想的聚变燃料之一“氦-3”,在月球上也有丰沛储量。
如此看来,未来,关于能源问题,人类又有了新的希望。