序言 5月28日,中科院合肥物质科学研究院的人造太阳创造新的世界纪录,成功实现可重复的1。2亿摄氏度101秒和1。6亿摄氏度20秒等离子体运行。 咱们普通人看到这个消息,除了说句厉害了666诸如此类的,仿佛还是一脸懵逼。 那么问题来了: 人造太阳到底是什么? 这么高的温度难道仪器烧不坏? 这项成果对于普通人来说有什么意义?核聚变 在说这个之前,小鲸先来给大家科普下什么是核聚变? 当两个原子融合形成一个更大的原子时,它们会释放出巨大的能量,这就是核聚变。 人类最早发现的核聚变反应是太阳内部的核反应,它不断地向外辐射能量向地球输送能源。因此,核聚变也被看作是宇宙的能源。 它的好处有很多,最重要的就是不会产生大量的核废料。 日本核废料倾倒太平洋的事件,大家还记得吧,这导致了全世界都在谴责和声讨。 但要在地球上重现核聚变这一过程,并使其处于可控状态,从而不会发生爆炸,是一个非常难的挑战。 要知道产生核聚变反应,需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温。这么高的温度,常规材料肯定是无法承受。 那怎么办? 于是科学家就发明很多装置来做实验研究。中国人造太阳装置 这里就拿中国自主设计研制的人造太阳来说吧,它的全名叫做先进实验超导托卡马克实验装置。 名字是不是有点长?记不住! 我来划重点了!超导!托卡马克! 超导其实是一种在特殊条件下电阻为零的材料,利用这一特性可以避免导体发热,从而可以实现人造太阳的长时间运行。 托卡马克是一种利用磁约束,来实现可控核聚变的环性容器。 它是由一个环形封闭磁场组成的磁笼子,高温高压的等离子体就被约束,在这个磁场构成的无形笼子里。 这个磁笼的外形,很像一个中空的救生圈。外面缠绕着线圈,通电之后里面会形成强磁场,可以约束其中的带电粒子。 启动后将聚变材料输入其中,可以使其被约束到磁场的中间位置。等离子体环中能产生一个很大的环电流,聚变后会达到1亿多度的高温。 其用电强度,可以达到普通家用空调的数千倍乃至数万倍,进而产生巨大的热量。再加上足够的密度和足够长的热能约束时间,从而可以产生可控的、安全的核聚变反应。 就拿这次报道出来的,实现了1。2亿度,燃烧101秒的巨大成就。 大家肯定想当然的理解成,这个装置发生聚变反应,像太阳一样发光发热,产生1。2亿度的高温并维持了101秒。 但实际情况不是这样的。 1。2亿度只是靠外部的加热手段,使电子温度达到1。2亿度,其实里面压根就没发生聚变反应,算不上是真正的燃烧。 当然这进展本身也很了不起,但离真正的人造太阳还差十万八千里。 那估计有朋友会问了 这么高的温度难道仪器烧不坏? 这个完全不用担心! 首先高温的等离子体在强磁场约束下,是悬浮在装置内,并不接触装置。其次就算还有一些不听话的高温等离子体逃逸打在器壁上。 也有办法! 目前人造太阳使用的自主研发的钨铜合金材料,热负荷能力提升到每平方米20兆瓦,也就说该反应堆所能产生的最强电流约为20兆安培。 这是个什么概念呢? 拿特斯拉V3超级充电桩举个例子,它的最大电流为400安培,可以在15分钟内为Model3长续航版电池充能80以上。 所以我们做个简单的数学计算就知道,20兆安培可以同时为5万多辆Model3进行超级快充! 可以看得出来,这个威力还是很强大的!核心技术国产化 值得一提的是,中国这个人造太阳是完完全全国产的。 并且很多关键技术,比如所需的超导、低温等尖端材料以及超高温超低温超高真空超强磁场超大电流等尖端技术都是自主研究出来的。 如果大家看过相关图片跟报道,就会发现这玩意有两个特点:一个是大,一个是多。 说它大是因为它有两层楼那么高,占地面积上百平方米。 说它多,是因为各种管路,线圈,电线,机柜围绕在它周围,充满了复杂的技术细节。 比如它的装置主体高11米、直径8米、重达400吨,周围供电、冷却等辅助设备林立。其核心结构是一个像面包圈的环形磁容器托卡马克。 里面主要由超高真空室、纵场系统、极向场系统、内外冷屏、外真空镀瓦及支撑系统等六大部件组成,以及还有近百万个零部件协同工作,一起支持这个复杂极端的系统人造太阳意义 那这项成果对于咱们普通人来说有什么意义? 小鲸觉得这次试验的成功,意味着核聚变提供能源的可能性是存在的。 通俗点讲,就是人为可以控制核聚变的速度,从而将相应的能量储存起来为人类使用,这个是具有可能的。 一个文明是否发达取决于两样东西,一个是能源,一个是科技。 能源是科技发展的前提,能源越多科技必然越发达。而科技越发达势必需要更多的能源消耗。 所以未来还是能源为王的时代,谁能掌握源源不断的能源,谁就能在未来掌握主动权。 而可控核聚变就是这么一把能源钥匙,目前世界各国也在纷纷研究。 比如在2020年年底,韩国的人造太阳创下世界纪录,在1亿摄氏度的温度下运行了整整20秒的时间。 仅仅不到半年的时间,中国重新回到了世界之巅。 这一次是在1。2亿摄氏度维持了101秒的时间,不仅温度更高,维持时间是韩国人的五倍之多。 当然了,可控核聚变要达到1000秒才能真正实现商用。 虽然我们离商用还有很长的距离。但是如果将来有一盏灯会被核聚变能点亮,相信这盏灯一定也必须是在中国! 中国人造太阳创亿度百秒世界纪录中国人造太阳1。2亿摄氏度燃烧101秒科普