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“人造太陽”目前各國都在研究,其實就是核聚變發電裝置。核聚變不是難點,最難在於如何讓核聚變釋放的能量緩慢釋放,並且可以控制。
託卡馬克裝置託卡馬克裝置是“人造太陽”的關鍵之所在。託卡馬克,又稱為環磁機。是一種利用磁約束來實現磁約束聚變的環型容器。
我們現在利用的核能發電皆為核裂變反應,有些許缺點,比如裂變燃料開採難度大、儲存量有限,不安全。而核聚變的原材料遍地都是,我們可從海水中提取氚氦,而海水又是地球上幾乎可以視為無限的物資。
核聚變目前的問題就是要變得可被人類控制。這時候,託卡馬克裝置就但此重任了。它使得等離子體電流與外面的線圈電流一起,產生一定的螺旋形磁場,從而約束住其中的等離子體,並使其與外界儘可能絕熱。熱量不會湧向外界,如此一來,等離子體更容易被感應、中性束、離子迴旋共振、電子迴旋共振、低雜波等方式加熱到上億度的高溫,以達到核聚變的目的。
EASTEAST是中國科學院等離子體物理研究所在安徽合肥設立的世界第一個全超導託卡馬克核聚變實驗裝置,是託卡馬克的一個最佳化模型。2006年9月28日,該裝置首次成功放電。2007年二月的實驗中,EAST產生了持續了近3秒的200千安培的等離子放電。2016年1月28日,更實現電子溫度超過5千萬度、持續時間達102秒的長脈衝等離子體放電,為目前世界最長。終極目標為1億度與1000秒。
這個被華人成為“人造太陽”的裝置,最有希望成功實現人類終極目標——無限能源。
而在2018年11月12日,該裝置首次實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,等離子體中心電子溫度首次達到1億度,雖然持續時間不長,但獲得的多項實驗引數接近未來聚變堆穩態執行模式所需要的物理條件,朝著未來聚變堆實驗執行邁出了關鍵一步,也為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。
展望“人造太陽”是人類邁向未來的關鍵技術,而這個技術的重中之重是讓核聚變可控的託卡馬克裝置。透過基礎模型,我們進行無數次的嘗試,並對原型進行最佳化。我們不斷地接近所預期的目標,這是可喜可賀的,在不久的將來,年輕一代人真的很有希望看到“人造太陽”遍地的一天。
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人造太陽這個名詞,想必一些人或多或少都聽說過,作為一種新生的名詞來說,人造太陽解釋起來實際上並不難,顧名思義,這就是一種模仿太陽熱核反應的一種技術,也就是可控制的核聚變反應堆,這種技術的主要目的就是為了解決人類愈演愈烈的能源問題,但就目前來說,人造太陽技術還不成熟,還處在實驗和研發的階段。
那麼我們都知道核電站,核電站是利用核的裂變對外釋放出能量,而人造太陽從某種程度上來說,也是另外一種新的核電技術,但是這種核電技術非常的高效以及清潔,它不會像核裂變那樣,在釋放能量的同時,也會產生大量的放射性物質,以及各種有害的氣體,人造太陽的技術原理就如同宇宙中所有的恆星一樣,進行穩定的核聚變,例如我們看到的太陽,太陽的內部每時每刻都在進行核聚變效應,然後對外釋放出大量的光和熱。
另外核聚變的優勢也很明顯,比如核聚變產生的能量要比核裂變更大, 而且產生核聚變的原料非常容易獲取,由於核聚變的主要原料是氫的同位元素氘和氚,其中氘在海水中大量的存在,據統計地球上的海水可以提取的氘大約有45萬億噸,而另一種原料氚可以透過鋰來進行製造,科學家透過計算得出,地球上所含有的氘和氚,這兩種核聚變所需的原料,足夠人類使用幾十億年,滿足一切的能源需求。
人類在無法大規模的採集太陽能量的情況下,人造太陽技術反而更為的靠譜,這種極為先進而且高效的技術一旦實驗成功,並且開始大規模的進行運用,那麼我們目前所看的石油,煤炭,或者一些低效的可再生能源,都將統統進入歷史,成為過去,而到這個時候,人類在能源充足而且穩定的情況下,就可以大規模的進行宇宙的探索,然後去了解更遠的地方,甚至可以開發出相關的技術,建立月球基地或者移民火星等。
中國的人造太陽叫做ESAT,中文名叫做東方超環,在2018年年底,研發團隊就宣佈了關注人造太陽的重大突破,大家可能無法想象,人造太陽內部最中心的溫度已經達到了一億度,真的非常驚人了。
而且它的加熱功率也達到了十兆瓦,這個資料一出來,簡直就是震驚了全世界,中國製造的名頭再次響亮全世界,而華人造太陽也是中國第一個,世界上第一個非圓截面全超導託卡馬克。
而託卡馬克就是一個核聚變的實驗方案,目前這個方案也只有中國能夠完成,而且自然界中的太陽發熱也是靠著核聚變來發光發熱的,我們中國的人造太陽其實跟太陽的原理是差不多的。
不過一億度的問題,一般的材料是無法承受這麼高的溫度的,但是我們中國做到了,所以東方超環真的是一個跨時代的產物,而東方超環也讓中國在該領域躋身世界頂級。