清潔穩(wěn)定且取用不盡 人造太陽技術(shù)為何如此"神通"

近日，“人造太陽”——中國環(huán)流器二號A(HL-2A)聚變實驗裝置高清全景大圖公布。那么，什么是人造太陽?它和我們的生活又有什么聯(lián)系呢?

人造太陽技術(shù)屬于可控核聚變，其意義是像太陽一樣為人類源源不斷地提供能量。太陽其實就是一個巨大的核聚變反應(yīng)堆(核聚變是將兩個較輕的原子核結(jié)合而形成一個較重的核，以及一個很輕的核或粒子的一種核反應(yīng)，在此過程中，核聚變反應(yīng)將一部分反應(yīng)物的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了能量)，而人造太陽就是效仿太陽的核聚變原理，為人類提供取之不盡、用之不竭的能源。在技術(shù)分類上，人造太陽屬于可控核聚變，由人工控制核聚變的能量輸出過程，確保能量輸出大小滿足人類對能量的動態(tài)需求。

那么，人造太陽有哪些優(yōu)勢呢?中國工程院院士李建剛表示，“核裂變反應(yīng)會產(chǎn)生放射性物質(zhì)，但核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘和氚聚合成較重的原子核——氦。”李建剛解釋，穩(wěn)定的氦氣不僅不是污染氣體，反而是一種可用于工業(yè)生產(chǎn)的清潔氣體。此外，核裂變的燃料是鈾，但目前世界上鈾的儲量只能供我們用100年，而核聚變的原料氘在海水中的含量非常高，1升海水中所含的氘，經(jīng)過核聚變可提供相當于300升汽油燃燒后釋放出的能量，“目前海水中的氘儲量如果用于核聚變，可以用1000億到2000億年。”

目前，我國人造太陽技術(shù)正在持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，但要想讓人造太陽的產(chǎn)能和供能成為現(xiàn)實，必須有幾個條件：一是1億度以上的高溫，二是長時間約束在有限的空間中，三是有足夠高的密度。在高密度的條件下，當?shù)入x子體溫度達到1億度以上，可使數(shù)目可觀的粒子具有足夠動能克服原子核之間的斥力而實現(xiàn)核聚變反應(yīng)，從而產(chǎn)生可觀的聚變能。現(xiàn)在，我國的人造太陽已經(jīng)達到了等離子體溫度1億度以上，但是在溫度和時間上還需要向上億度、數(shù)千秒的目標邁進，而且需要有可控性，才有可能實現(xiàn)人類利用人造太陽能的目標。

本文由北京印刷學(xué)院物理系副教授李蜜丹進行科學(xué)性把關(guān)。

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