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《流浪地球》科幻電影中為了把地球推離太陽系,人類建造了重元素核聚變發動機,此外太陽能量來源也來自於內部的熱核聚變,目前人類利用核聚變的最典型例子就是氫彈,但氫彈是能量短期間的巨大 爆炸性釋放,因此讓核聚變平穩、可控的輸出一直是全球科學家努力的方向。

“人造太陽”能實現穩定不斷的巨大能源輸出,徹底解決人類資源短缺的問題。中國的“人造太陽”即將投入實驗,而美國在這方面的進度呢?

美國PPPL的NSTX試驗裝置

近日,美國科學雜誌報道稱,普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)研究人員預計將在今年開始重建國家球形圓環實驗(NSTX)。在1980年,PPPL曾領導了全球在核聚變領域的成就。並在1994年,建成了有史以來最大的託卡馬克核聚變實驗反應堆(TFTR),曾短暫地產生了10.7兆瓦的功率,這仍然是美國最高紀錄。

之後美國國會不斷削減核聚變預算並關閉了TFTR,其中一臺大型機器NSTX也處於擱置狀態。之前該實驗室曾在2016年重新啟動了NSTX,但是由於一個線圈短路導致NSTX再次關閉。就在美國準備重啟核聚變實驗室之際,中國卻已經走到了前面。

中國核聚變研究裝置

前段時間訊息透露,中國新一代可控核聚變研究裝置“中國環流器二號M”目前建設順利,預計在今年4月份投入執行,開展相關科學實驗。與國內同等級裝置相比,環流器二號M將在等離子體電流和溫度等方面達到驚人的引數。它的離子溫度能夠達到1.5億度,它的電流將達到3兆安培,目前中國最大的裝置也只能達到1兆安培。

目前中國的環流器2號M是除了國際熱核聚變實驗堆(ITER)外,最先進的核聚變實驗裝置。ITER是由中、美、俄、歐盟、日、韓、印度七方共建的大規模核聚變實驗堆,中國貢獻主要是實物貢獻,包括部件的技術研發和生產製造。

在這領域各國面臨的第一大難題就是能夠耐高溫聚變燃料的材料研製,而中國自主研發的部件成為世界首家通過高熱負荷實驗認證的單位,並率先拿到了生產許可證。該裝置上很多中國技術的應用都達到了世界先進的水平,並在某些地方開始領跑。

中國核聚變研究裝置

對比中國在可控核聚變領域的進步,美國人反倒在後退,美國物理學家們正將PPPL當作美國核聚變計劃命運的領頭羊,但在全球公開核聚變研究中所佔的份額已降至六分之一,從以前的主角到現在“邊緣化”。這讓美國專家曾感嘆:“美國不再是國際科學上的主角,落後的滋味並不好受”。

提到這種大型國際科研合作的例子,不免讓人想到國際空間站。當時中國出人出力還是被美國排擠在外,而與美國勢不兩立的俄羅斯卻相安無事,究其原因還是因為中國在航天領域的落後,其實在科技領域“落後就要捱打”這一道理也很適用。但是現在已經今非昔比,中國在眾多國際科技領域成為不可或缺的一部分。(晶晶)

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