人類的進化與發展,讓人類逐漸成為地球的主宰。科技的繁榮與進步,也讓人類社會更加的繁榮,人類文明也迎來了新契機。然而,社會的發展必然是以地球上的資源消耗為基礎的。資源是有限的,如果人類想要長遠的發展,就一定要擺脫資源對我們的限制。為了能讓我們人類能夠獲得取之不盡的能源,人類開始了人造太陽工程。
“人造太陽“就是利用科學裝置將海水中存在的大量氘和氚(氫的同位素),在高溫高密度條件下,實現可控的核聚變,為人類提供源源不斷地清潔能源。原子彈的誕生讓人們了解到核裂變的過程,但是對於核聚變卻知之甚少。兩者到底有何不同?
我們都知道,核裂變是將重的原子核分裂變化為輕的原子核,從而產生巨大的能量,而核聚變則是用兩個量輕的原子核“聚合”成一個重原子核。融合的過程會有一些品質的損失,根據能量守恆定律,這部分消失的品質就會轉變為巨大的能量。
可控的核裂變讓人類能夠使用上能量巨大的核電,但是現行的核裂變核電技術終歸是有放射性汙染的,這時更加清潔的核聚變發光發熱技術就有了它明顯的優勢。由於這種技術是模擬太陽的發光發熱模式實現的,因此被稱為“人造太陽“。
近日,中國大科學裝置“東方超環”又傳來喜訊,等離子體中心電子溫度首次實現1億攝氏度執行近10秒。由於這是中國自主設計(中科院等離子體所)並且擁有完全智慧財產權的磁約束核聚變實驗裝置,這一訊息可謂振奮人心。
關於核聚變發電的設想科學家其實很早就提出過。1945年美國成功爆炸第一顆原子彈,之後蘇聯就實現了核裂變發電,科學家就樂觀的認為,可控核聚變也會像核裂變一樣至少幾十年內就能實現民用。然而,由於聚變等離子體的不穩定性,使得約束這些等離子體需要數千萬攝氏度度的高溫。目前人類已知的熔點最高鎢也只能承受3000多度,這一現實使得可控核聚變只是天方夜譚。
1968年蘇聯公佈了一種基於託卡馬克構型的磁約束裝置,利用磁場將燃料加熱到驚人的800萬攝氏度。這也使得各國紛紛開始建造自己的核聚變裝置。但是一直以來各國都沒有將它實現,這次中國將它實現了。2017年,中國的全超導託卡馬克大科學裝置EAST“東方超環“創造性的實現101秒的高約束時間,足以看出其強大的科技含量。
此次,“東方超環“實現1億攝氏度10秒執行,是對之前技術的再次突破。由於人造太陽異常龐大,接近2億度的超高溫,足足高達太陽的4倍,因此這一技術也讓外國人十分羨慕。不過,現階段的人造太陽想要達到真正擁有取之不盡的能量那天依然還有很長的路要走。
一方面維持引燃核聚變所需要的溫度,時間還是太短。另一方面,後期中子被釋放會使問題變得更加複雜,這使得人造太陽的研發之路更加艱難。加上現在的實驗所投入的能量遠遠大於產出的能量,雖然理想確實很美好,但是離真正的商業化產能的目標還很遙遠。
我們希望有一天中國的“人造太陽”能真的掛在世界科技之巔,為人類的發展事業做出貢獻。讓太陽的光芒安全持續的普照大地。