综述

在无垠的太阳系中,太阳有着巨大质量,约为地球的33.3万倍,其直径更是达地球的110倍,众所周知的八大行星,便是因太阳引力,才得以正常在轨道绕行,因此,对于人类而言,太阳的重要性不言而喻。

若有一日,太阳消失,那么地球不再出现光明,阳光的缺失将使地球气温急速下降,被黑暗及寒冷包围。除此之外,植物不再进行光合作用,导致生物链紊乱,地球出现大危机。

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那么,如果太阳真的在未来某一天消失,地球将如何是好?人类该何去何从?于是,人类为此制造出“人造太阳”,今天,就来揭开“人造太阳”的神秘面纱。

能源的利用

随着地球生物进化,人类登上历史舞台,在发展期间,人类对于自然的利用率愈发提高。

如初时的制造工具,到如今利用自然能源—石油、天然气、煤炭等,可以说发展至今,人类对于自然能源的依赖性越来越强。

就拿石油举例,石油在人类生活中利用十分广泛,小至衣物塑料,大到汽油化肥。然而,随着人类需求增多,石油能源逐渐减少,其价格甚至与各国经济密不可分。

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现如今,石油已经供不应求,价格亦是“突飞猛进”,导致多次爆发能源危机。

更令人担忧的是,石油是不可再生能源,随着人类的大量使用,石油将出现消耗殆尽的一天,所以,人类需要找到能够代替石油的物质。随着石油的减少,各国开始积极探索新能源,其中“核能”便因其巨大的能量脱颖而出。

不过,至今的科学技术,仅能采用“核裂变”方式发电,但这样的方式过于危险,污染性强,处理成本也很高,受到人们的反对。

于是乎,人们开始思考,是否能够通过模仿太阳内部的核反应,来解决地球能源不足的问题。但由于太阳内部压力太大,现今的科技还无法实现,只能另辟蹊径,寻找其他模仿方式。

在这样的情况下,可控核聚变技术,成为人类最为看重的未来能源方式。此技术的原理,是根据太阳燃烧释放热量而来,因此,它还有一个名字—“人造太阳”。

人造太阳

由上文可知,人类所利用的大部分能源都来自于“太阳能”,而太阳能量释放则是据核聚变而成,核聚变与核裂变不同,是因受到高温及高压的约束,导致其内部小原子序数发生变化,聚集为较大的原子,能量由此得到释放。

“人造太阳”的运行原理便是由核聚变而来,其全称为全超导托卡马克核聚变实验装置。在装置中加入与氢相近的气体氚或氘,将装置启动后,该气体会产生等离子体,在等离子体的密度和温度得到提升后,核聚变反应就会出现,释放出能量。

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除此之外,它还有一个名字:东方超环,这是因为在其释放能量时,会形成一个环状,而全超导托卡马克核聚变实验装置的简称为EAST(东方)。

其实,想要实现利用此装置产生核聚变反应,得到大量能量,其温度及持续时长是最难也是最重要的。因此,在研究该项目时,这两方面的数据尤为重要,也是最能直接体现好坏的方式。

合肥“人造太阳”破纪录

在中科院合肥物质科学研究院等离子体所,就有这样一个名为东方超环的环形装置,其主机高11米,直径8米,重400吨。正是这台全超导托卡马克核聚变实验装置,在2021年的最后一天,诞生了一个新世界纪录。

2021年12月30日,中科院合肥物质科学研究院传出消息,称该装置在7000万摄氏度的高温下,实现了长达1056秒的长脉冲高参等离子体运行,注入能量达到1.73吉焦

该温度及时长,为全世界最高纪录,可见该数据重要性。

据研究,此次运行数据已经逼近可实用操作的最低要求,若是成功掌握该应用,可谓是向前走了一大步。并且,该技术比核裂变安全,无污染性,若是出现突发情况,只需将装置关闭,核反应就会立刻停止,乃人类一大福音。

自2006年建成至今,中科院已然开展过16次正式实验,从第一次开始,科学家们便根据数据,在装置内壁材料、等离子体控制设施以及加热装置等方面,不断进行调整,大胆创新,期间,创下多项世界纪录。

在此次破纪录后,科学家们更是士气大增,迅速开始计划下一步。

说起我国在此方面的研究,可谓是参与国际热核聚变实验堆计划的重要国家之一,早在2003年,便开始研究EAST装置。

由目前为止的结果不难看出,在众多科学家的努力下,我国在此方面已然处于领先地位。

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结语

此次,中科院中科院合肥物质科学研究院在EAST方面的成就,将我国在科学技术方面的优秀能力展露于世界,也代表我国力量之强大。

尽管,如今“人造太阳”因其能量密度不足,导致“入不敷出”,还无法用于商用,但大家对它是充满信心的。相信在科学家们的努力下,我国将一步一步的实现科学技术大飞跃,走在世界前端。

然而,除了上文所说的这座装置之外,我国已然开始建造下一座“人造太阳”,且下一台的核聚变反应堆更大,能量更多,其名为“中国聚变工程实验堆”,简称CFETR,十分值得期待。