為什麼大家對剛在成都建成的「中國人造太陽」這麼感興趣?相信一定是因為中國和太陽這幾個字,一方面想了解這個東西是不是領先全球的尖端科技,另一方面也想知道,它是不是和掛在天上的太陽一樣會對所有人造成影響。那麼,這個在本月初實現首次放電的大型裝置到底是何物?真的可以拿來升溫嗎?
人造太陽是俗稱:
沒錯,人造太陽不是真正的名字,而是一個俗稱,就好比一個人的小名,而人造太陽本來的名字叫做國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)。簡單點說,大家很關心的這個人造太陽其實就是一個ITER裝置,而這個超導託卡馬克最大的本事就是可以產生大規模的核聚變反應,太陽便是通過核聚變的方式向周圍宇宙空間釋放光和熱。
如果拋開複雜的原理不說,ITER其實就是把高溫等離子約束在一個「磁籠子」裡面,然後形成聚變功率達到50萬千瓦、且能夠持續500秒的聚變能。只不過這個「磁籠子」的體積早被設定為837立方米,而那些高溫等離子體則有溫度達到上億度的氘氚構成。
可能一般人對50萬千瓦熱功率沒有什麼清晰的概念,其實,這就好比一個小型熱電站能做到的水平,而人類需要的就是這種持續性的受控聚變能。在12月4號的時候,新一代人造太陽裝置,準確來說就是中國環流器二號M裝置(HL-2M),便在其建成地成都實現了首次放電。
這意味著:我國終於將大型先進託卡馬克裝置的關鍵技術掌握在自己手裡,從設計和建造到運行技術的成功實施,這也都為我國未來更先進的核聚變堆技術打下了基礎。而這個結構和控制都更先進的中國環流器二號M裝置,已然成為我國目前為止參數最高、且規模最大的託卡馬克裝置,包括等離子體體積、等離子電流能力、等離子體溫度的提高。
中國人造太陽的真本事是什麼?
不可否認,我國的核聚變研究起步時間相對較晚,早在上個世紀60年代,前蘇聯的科學家就證明氘氚會因為雷射而發生巨變,而2009年耗資35億美元的美國國家點火裝置又讓人們看到實現雷射核聚變的希望,至此,人類如何獲得可一直使用的清潔能源便成了很多科學家研究的主題。
ITER計劃從談判到批准就經歷了三年多時間,而該計劃的實施也需要亞洲主要國家和核國家意義達成一致(如韓國、俄羅斯、印度、美國、歐盟和日本等),也就是至少需要一半以上的人同意才能定下來。這個時候,可能有人會說為什麼需要這麼多國家同意竟然還順利實施了?
其實,我國參與的這個ITER計劃,主要針對的能源長遠的問題,目的是為了解決大家目前面臨的環境問題和能源問題,這很可能是人類實現可持續發展的主要途徑之一。眾所周知,地球上的很多資源都不是取之不盡用之不竭,比如不可再生能源與常規清潔能源,它們都不具備聚變能不汙染環境、資源無線和不會產生高放射性核廢料的優勢,它無安全可能稱為未來人類主要能源形式中的一種。
同為核聚變,為什麼人造太陽無法成為另一個太陽?
實際上,太陽大概佔據了整個太陽系質量的99.86%,太陽是地球的母恆星,地球上的生命都接收著太陽散發出的光和熱。為什麼太陽燃燒無法用水澆滅?不過是因為太陽發光發熱的原理是核聚變,而不是具備所謂的燃燒三要素。
太陽的體積相當於地球體積的130萬倍,質量高達2×10千克,從其物質構成上來說,大概有四分之三的部分都是氫,而太陽核聚變的基礎就是氫。
太陽本質上就是一顆黃矮星,從此類恆星的演化來說,它們的壽命大概在100億年左右,目前還不到46億歲的太陽相當於人類的青壯年,正處於整個生命周期中相對最穩定的時期。但是,這一切都會隨著氫元素逐漸耗盡而發生改變,而氫元素徹底消耗完的時候,便是太陽的核心開始坍縮之時。
不管過去多少年,人類社會文明發到什麼程度,我們都不可能製造出太陽的替代物,而我們如今做的努力,其實都是為了讓地球可以更長時間容納人類生存,因為想要尋找到、並成功遷移到另一個適合生命居住的星球,其難度遠大過現在我們正在做的事。