溫度超過太陽10倍!中國人造太陽來了,無限能源還遠嗎?

2020年底中國新一代「人造太陽」，中國環流器二號M裝置首次成功放電，溫度達到了1.5億攝氏度，是太陽中心溫度的10倍，值得一提的是，這一進展比西方國家的核聚變發電至少領先五年時間。

在距離地球1.5億公裡的地方，是太陽的表面，那裡每時每刻都在發生著核聚變，這也是太陽能夠近乎無限發光發熱的秘密。因此，可控核聚變裝置又被稱作「人造太陽」，換句話說，一旦能夠掌握這項技術，人類便可擁有像太陽那樣，接近無限的能源。

從上世紀50年代開始，科學家們就對可控核聚變展開研究，他們認為至少需要50年時間才有希望實現這一技術。如今60多年過去了，可控核聚變依然是困擾各國科學家的難題，有人甚至認為，即便再過50年，人類依然無法掌握這項技術！

實現可控核聚變，為什麼這麼難？

一切還得從那個被稱為「天才」的科學家說起。1905年，愛因斯坦在相對論中提出質能方程，即：質量再小的物體也可能釋放出巨大的能量。事實也的確如此，目前最容易實現的核聚變的原料是氫的兩個同位素氘和氚 ，通過使氘原子核與氚原子核發生聚變，生成氦原子核和中子。不過由於氘氚原子核都帶正電，它們之間存在排斥力，這便會阻礙核聚變的發生。若想讓二者發生聚變，則需要大約10的-15次方米的距離，大約是一根頭髮500億分之一大小，而要想實現這一點，光靠擠壓是不可能實現的，只有在超高溫度的環境下，原子才能猛烈運動縮短距離，這一過程，至少需要在上1億度高溫下，氘氚原子核才能克服電荷的斥力，實現核聚變。

達到上億度的高溫以目前的科技水平，已經可以實現了，而難點在於，1億度的高溫足以融化與地球上的任何物質，沒有哪個容器能把反應堆裝起來！於是，科學家們想到兩個辦法約束高溫反應：一個是慣性約束。用一個內含氘和氚混合氣體的小球，然後用雷射束擊打它，讓它瞬間達到高溫高壓，從而引發核聚變反應。另一個是磁約束：利用一個環形磁場來裝下離子體，在磁力的作用下限制二者運動，原子核就能繞著磁力線方向轉圈，使它們集中在一個方向。想要用磁力實現核聚變反應，也並非易事，直到1968年，T-3等離子機溫度超過了一千萬度後，才打破瓶頸，各國紛紛更近，至此，託卡馬克裝置就成了主流技術。目前，世界各國可控核聚變的設備，主要也是磁力約束技術。

2009年我國啟動了中國環流器二號項目，2020年 12 月4日宣布首次成功放電。這也標誌著中國在可控核聚變技術方面，已經進入世界前列。按計劃，我國將在2070年之前實現核聚變併網發電，這就意味著，有生之年我們能夠看到人造太陽真正實現！希望那一天早日到來。