科學探索:“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破
發布時間:2021-04-19
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科學探索:“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破

 

在能源危機日益嚴(yan) 重的今天,中國將種太陽夢想照進現實,為(wei) 人類尋找取之不盡,用之不竭的新型能源,提供了可能!這一技術如何實現?人造太陽又是如何發光發熱的呢?

“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破,能源問題將徹底解決

中國人造太陽

“人造太陽”的可實施條件:

12月4日,新一代人造太陽裝置,中國環流器二號M裝置(HL-2M)在成都建成並實現首次放電,就是利用核聚變的原理發光發熱,它與(yu) 太陽發光的方式相同,是氫元素和它的同位素氘和氚。聚變成氦和一個(ge) 中子,在過程中產(chan) 生質量虧(kui) 損,放出巨大的能量,核聚變的發生需要非常嚴(yan) 苛的條件:

  1. 需要足夠高的溫度,使燃料變成超過1億攝氏度的等離子體。
  2. 需要足夠高的密度,這樣兩原子核發生碰撞的概率就大。
  3. 等離子體在有限的空間裏,被約束足夠長時間。
“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破,能源問題將徹底解決

1億(yi) 度的苛刻條件

人類為(wei) “人造太陽”做出的努力:

目前國際上大多數國家,都采取建造托卡馬克裝置的形式。這是一種利用磁約束,來實現受控核聚變的環形容器,整個(ge) 裝置類似一個(ge) 環形跑道。

首先,利用微波給原子加熱。你可以想象成,將原子放在功率極大的微波爐裏加熱。在極高的溫度下,原子被電離成等離子。托卡馬克裝置的中央,是一個(ge) 環形真空室,外麵纏繞著線圈,在中間形成一個(ge) 電流環。

在通電時,環形電流會(hui) 產(chan) 生巨大的環形磁場等離子體(ti) 在磁場中運動,洛倫(lun) 茲(zi) 力將等離子體(ti) 束縛住,使其在一定範圍內(nei) 運動而不會(hui) 觸碰外壁,過大的電流會(hui) 產(chan) 生過高的溫度,線圈使用超導材料就會(hui) 很好的解決(jue) 問題。

“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破,能源問題將徹底解決

托卡馬克裝置

“人造太陽”的巨大優(you) 勢:

1、高效

與(yu) 核電站的發電方式核裂變相比,核聚變的發電方式更高效,1g的氫和它的同位素聚變釋放出的能量,相當於(yu) 8噸汽油所放出的能量。

2、安全清潔

同時它的原料豐(feng) 富,核聚變所需的原料氫和它的同位素,存在於(yu) 水中。海洋麵積占地球麵積的70%,可謂是取之不竭,並且核聚變更加安全清潔。參與(yu) 核聚變的物質放射性弱,並且核聚變的反應條件十分苛刻,需要在高溫高壓高密度的條件下進行。所以,一旦發生泄露反應就會(hui) 停止。因此,不會(hui) 發生像福島核電站或者切爾諾貝利的核泄漏事件。

“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破,能源問題將徹底解決

日本核電站爆炸

研發曆程:

既然核聚變的優(you) 點這麽(me) 多,為(wei) 什麽(me) 我國不早早研究可控核聚變發電呢?

其實,我國從(cong) 上世紀五十年代開始,就致力打造人造太陽,這一過程並不容易。上世紀八十年代,我國科學家在荒山上,自主設計出中國環流器一號。上世紀九十年代,我國用價(jia) 值400萬(wan) 人民幣的各種生活物資,換取了蘇聯的T-7的半超導托卡馬克裝置。在當時經濟非常困難的情況下,主要依靠自己力量對T-7及其低溫係統進行了根本性改造。1994年,更名為(wei) HT-7的大科學裝置。

“中國太陽”首次放電,可控核聚變再獲突破,能源問題將徹底解決

第一代中國人的努力

成功研製,中國成為(wei) 繼俄法日之後,第四個(ge) 擁有超導托卡馬克裝置的國家。今天我國人造太陽的成功放電,意味著我國核聚變離商業(ye) 化又近了一步。同時這對於(yu) 我國的航天、軍(jun) 事,也有著十分重要的意義(yi) 。

相信在不久的將來,在我們(men) 的國家,總會(hui) 有一盞燈被聚變之能點亮!


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