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雷达卡
万物生长靠太阳。
要是我们能人造一个太阳，
像钢铁侠里面的托卡马克一样，
不但可控还能源源不断
为人类提供能量。
那该多好！
未来，
可能这将不再是一个梦了！
日前，我国“人造太阳”
又一次震撼了世界，
首次实现一亿摄氏度运行，
向梦想迈出了关键一步！
11月12日，中科院等离子体所今天发布消息，我国大科学装置“人造太阳”日前取得重大突破，实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，获得的多项实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步，也为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
图/“人造太阳”大科学装置 配图来自央视新闻客户端
100000000℃的高温，
这是怎么回事儿呢？
中国“人造太阳”1亿摄氏度
有什么用处呢？
要弄懂这些问题，
我们要先了解一下
什么是“人造太阳”，
“人造太阳”怎么造，
或许就知道答案了！
1
“人造太阳” 受控的核聚变装置
大家都知道太阳，但什么是“人造太阳”？看过钢铁侠的人都知道，钢铁侠里面有一个“人造太阳”叫托卡马克，像一个磁线圈一样。如果把气体加热到上亿度，它就会发生聚变，可以像太阳一样发出巨大的能量。
如果是现实版的托卡马克的话，中国有两个“人造太阳”，一个在合肥，另一个在成都，分别叫东方超环和中国的环流器1号。
就举合肥的东方超环（EAST）这个例子吧！它是中科院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，也是我国第四代核聚变实验装置，它的科学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，所以也被称为“人造太阳”。
2
“人造太阳” 怎么造？
那么怎样能够实现“人造太阳”？我们先来了解一下聚变电站的原理吧！首先你要有磁笼子，用它形成一个等离子体，再用非常高的温度把它加热到上亿度，加热到上亿度以后就会产生氦和中子，中子就跑到包层材料里进行加热。加热以后，我们通过水把它转换成蒸汽，再通过蒸汽把电给发出去。这就是一个简单的聚变发电原理。
（聚变堆工作原理 图片来源于李建刚）
而“人造太阳”属于可控核聚变。可控核聚变发生的条件极为苛刻。要发生可控核聚变，必须将反应堆维持在上亿摄氏度的高温，只有在此条件下，注入的氚和氘的布朗运动才会变得超级剧烈，或者说是狂暴，此时氘和氚的原子核才会碰撞在一起，发生核聚变，产生一个氦核和一个中子，同时放出巨大的能量。
不幸的是，迄今为止，人类发明的最耐热的材料，也只能忍受数万摄氏度的温度，在一亿摄氏度以上的高温面前，一切材料都只能俯首称臣。于是，研究核聚变便归结为一个简单的问题：用什么东西约束住可控核聚变发生时的超高温物质？
磁场！这是科学家们异口同声的答案。利用磁场约束住上亿摄氏度的等离子体，让这团等离子体“悬浮”于磁场之中，这样，就不需要耐高温容器了。在这团受约束的超高温等离子体中源源不断地注入氚和氘，人类就可以实现可控核聚变了！
但是说起来简单，做起来没有那么容易，离实现还很遥远。我们要解决要用什么材料做磁笼子，不会消耗能量，因为我们想要实现的目标是维持一亿摄氏度。除此以外，还有很多其他问题待解决，比如一旦发生聚变的时候——氢弹爆炸，只要它发生爆炸的时候就会有强烈的冲击波，它跟周边材料(就是悬浮起来的也不行)发生强相互作用，所以控制要非常精确，精确到零点几个毫米和零点几个毫秒以下，否则只要一偏心，它就碰到什么烧什么。可以说这件事真是难，难于上青天。为什么?因为美国人在60年代已经上了天、登了月，但是他们到现在也没有做出一个能够真正发电的“人造太阳”。
3
1亿摄氏度意味着什么？
那现在明白这个成就意味着什么了吧？它是继去年5000万摄氏度、101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后，又创造了新的世界纪录，实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦；在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度，这是可控核聚变必须达到的温度。
该实验实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式，获得的归一化参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，为正在进行的中国聚变工程实验堆（CFETR）工程和物理设计提供了重要的实验依据与科学支持，也就意味着我们向“人造太阳”迈进了具有里程碑意义的一步。
京公网安备 11010802022788号
