吶，等你關注都等出蜘蛛網了~

摘要：

11月12日，中科院等離子體所今天釋出訊息，中國大科學裝置“人造太陽”日前取得重大突破，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1億攝氏度，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。

萬物生長靠太陽。

要是我們能人造一個太陽，

像鋼鐵俠裡面的託卡馬克一樣，

不但可控還能源源不斷

為人類提供能量。

那該多好！

未來，

可能這將不再是一個夢了！

日前，中國“人造太陽”

又一次震撼了世界，

首次實現一億攝氏度執行，

向夢想邁出了關鍵一步！

11月12日，中科院等離子體所今天釋出訊息，中國大科學裝置“人造太陽”日前取得重大突破，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1億攝氏度，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。

圖/“人造太陽”大科學裝置 配圖來自央視新聞客戶端

100000000℃的高溫，

這是怎麼回事兒呢？

中國“人造太陽”1億攝氏度

有什麼用處呢？

要弄懂這些問題，

我們要先了解一下

什麼是“人造太陽”，

“人造太陽”怎麼造，

或許就知道答案了！

來聽聽專家怎麼說↓↓

李建剛

中國工程院院士

中科院等離子體物理研究所研究員

演講者 | 李建剛

本文轉載自微信公眾號“SELF格致論道講壇”（ID：SELFtalks），原文首發於2018年11月12日 ，原標題為《中國“人造太陽”實現1億度執行，這是可能永久解決能源問題的黑科技》。

1

人造太陽 受控的核聚變裝置

大家都知道太陽，但什麼是人造太陽？看過鋼鐵俠的人都知道，鋼鐵俠裡面有一個人造太陽叫託卡馬克，像一個磁線圈一樣。如果把氣體加熱到上億度，它就會發生聚變，可以像太陽一樣發出巨大的能量。

如果是現實版的託卡馬克的話，中國有兩個人造太陽，一個在合肥，另一個在成都，分別叫合肥超環和中國的環流器1號。

太陽為人類產生了很多光和熱，萬物生長靠太陽。我們想要實現聚變，一個不可控因素就是氫彈。氫彈不能輕易地爆炸，要用原子彈去把它點一下，點到上億度以後才有可能發生爆炸。

2

這個太陽怎麼造？

那麼怎樣能夠實現“人造太陽”？我們先來了解一下聚變電站的原理吧！首先你要有磁籠子，用它形成一個等離子體，再用非常高的溫度把它加熱到上億度，加熱到上億度以後就會產生氦和中子，中子就跑到包層材料裡進行加熱。加熱以後，我們通過水把它轉換成蒸汽，再通過蒸汽把電給發出去。這就是一個簡單的聚變發電原理。

而“人造太陽”屬於可控核聚變。可控核聚變發生的條件極為苛刻。要發生可控核聚變，必須將反應堆維持在上億攝氏度的高溫，只有在此條件下，注入的氚和氘的布朗運動才會變得超級劇烈，或者說是狂暴，此時氘和氚的原子核才會碰撞在一起，發生核聚變，產生一個氦核和一箇中子，同時放出巨大的能量。

不幸的是，迄今為止，人類發明的最耐熱的材料，也只能忍受數萬攝氏度的溫度，在一億攝氏度以上的高溫面前，一切材料都只能俯首稱臣。於是，研究核聚變便歸結為一個簡單的問題：用什麼東西約束住可控核聚變發生時的超高溫物質？

磁場！這是科學家們異口同聲的答案。利用磁場約束住上億攝氏度的等離子體，讓這團等離子體“懸浮”於磁場之中，這樣，就不需要耐高溫容器了。在這團受約束的超高溫等離子體中源源不斷地注入氚和氘，人類就可以實現可控核聚變了！

但是說起來簡單，做起來沒有那麼容易，離實現還很遙遠。我們要解決要用什麼材料做磁籠子，不會消耗能量，因為我們想要實現的目標是維持一億攝氏度。除此以外，還有很多其他問題待解決，比如一旦發生聚變的時候——氫彈爆炸，只要它發生爆炸的時候就會有強烈的衝擊波，它跟周邊材料(就是懸浮起來的也不行)發生強相互作用，所以控制要非常精確，精確到零點幾個毫米和零點幾個毫秒以下，否則只要一偏心，它就碰到什麼燒什麼。可以說這件事真是難，難於上青天。為什麼?因為美國人在60年代已經上了天、登了月，但是他們到現在也沒有做出一個能夠真正發電的“人造太陽”。

3

1億攝氏度意味著什麼？

那現在明白這個成就意味著什麼了吧？它是繼去年5000萬攝氏度、101.2秒高約束模等離子體執行的世界紀錄後，又創造了新的世界紀錄，實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦；在電子迴旋與低雜波協同加熱下，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度，這是可控核聚變必須達到的溫度。

該實驗實現了高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩態執行模式，獲得的歸一化引數接近未來聚變堆穩態執行模式所需要的物理條件，為正在進行的中國聚變工程實驗堆（CFETR）工程和物理設計提供了重要的實驗依據與科學支援，也就意味著我們向“人造太陽”邁進了具有里程碑意義的一步。

4

中國聚變之路

有了裝置以後，我們就覺得應該去做一個更大的事情——驗證工程的可行性。

大約在1985年，儘管是冷戰的時候，里根和戈爾巴喬夫也談了一件象徵著人類美好前景的事情——在地球上建一個人造太陽。這個人造太陽是50萬千瓦，跟現在的發電站差不多。

談判確定一共有七方參加，歐盟佔最大一塊45%，其他的六方——中國、日本、美國、南韓、印度各佔9%，共出資100億歐元，要在法國Cadarache（卡達拉舍）建世界第一個真正意義上的人造太陽，叫國際熱核聚變實驗堆ITER。它要執行20年，即需要能夠在大規模的、幾十萬千瓦的基礎上執行很長時間。這就是要驗證聚變的工程可行性。到底規模有沒有這麼大，這麼大的規模以後行不行？這裡牽扯到特別多的技術。這是中國參加的一個最大的國際合作專案，價錢是100億歐元，其中中國佔9%，也是9億歐元，這是一個很大的數字。

首先它要形成的磁籠一共有18段，像橘子瓣一樣。這是什麼概念？波音747重量370噸，這一個線圈在360噸左右；價錢也是差不多的，波音747是2.6億美元，這大概是2.8億歐元。

我們國家在參加ITER之前是生產短樣的。繞這麼一個線圈，裡面要將近十萬米導線，重150噸。我們國家在參加這個國際合作之前，四十年之間只產生了36公斤短樣。

ITER使得國內的企業發展得非常好，已經形成了全世界最先進的技術，規模和產量也是最大的。西安的有色金屬研究院、西部超導公司現在一年可以生產150噸；除此之外，國內的核磁共振、GE的所有線幾乎超過一半都是ITER的材料在供應；還有中國航母的殲15的起落架，飛機落地的一剎那衝擊力非常大，所以對材料的要求非常之高，用ITER上面的材料終於解決了航母的起落架的問題。這是第一個例子。

第二個例子。剛才說的上億度的東西的第一層遮蔽叫核導，長得像多腳的怪獸一樣。它有多重？一百年前的埃菲爾鐵塔是7300噸，而這個有8000噸，所以這個材料要難得多。這是一種特殊的不鏽鋼，它首先要降到零下269度，同時它要耐強輻射，我們國家在參加ITER之前從來沒有生產過。參加ITER之後，通過跟國際合作，山西太鋼現在可以年產15000噸，得到了很大的發展。

儘管聚變能離我們還是很遙遠，但是通過國際合作，中間產生的過程和技術都能夠非常好地用在國民經濟上。

5

未來中國的聚變到底怎麼做？

60年內實現商用

未來中國的聚變到底怎麼做？咱們的聚變到底什麼時候才能實現？

我們現在正在做實驗裝置、參加ITER，但是希望十年以後能建造中國自己的工程堆，這樣才能夠驗證發電。有了這個東西以後，在50年到60年之間就能商用化。

這是我們設計的中國工程聚變堆，裡面有一個主機裝置。這個設計象徵著大鵬展翅騰飛，象徵著人類追求聚變的夢想，象徵中華民族騰飛的夢想。

經過二三十年的努力，真正的人造太陽會冉冉升起，對中國來講，聚變的需求比任何一個國家都急迫。

1982年我到了合肥的一座非常偏僻的島上——董鋪島，一做就是34年。非常有幸，作為一箇中國的科學家，每一任領導都到過現場，這給了我們很高的鼓勵，也包括俄羅斯的總理，他們都說過同樣一句話——中國需要能源，中國一定要在人類實現這種聚變的路上起到不可取代的作用。

50年前，人類就有個夢想——希望實現人造太陽。上大學的時候，我也有這個夢想。我希望在有生之年能夠做出人造太陽，讓沒有被文明照亮的地方被聚變能點亮。

作為一箇中國人，我希望第一個聚變電站是最好的，而且必須要建在中國。

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