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人造太阳1.2亿℃燃烧101秒,破世界纪录,终极能源来了?

毫不客气的说,目前人类文明能源的利用方式非常落后,可以简单地称之为“烧热水”,虽然方式不同但本质上就是如此。最近几年发展的新能源,例如风能、核能以及太阳能等等,都难以作为支柱产业。在这里要着重的提及核能,这是一种非常高效的能源利用方式,目前核电站采取的都是重核核裂变的方式,获取其中的能量用作生产生活。

但目前的核电站缺点也非常明显,首先就是不安全,如果发生泄漏产生的影响那就是千秋万代的,在人类历史上也发生过多次核泄漏事件,不仅仅是毁灭一地,甚至严重的要影响一个城市千年万年。

目前来看终极的清洁能源应该是核聚变,简单来理解就是两个轻核通过聚变形成重核,在这个过程中会释放出巨额的能量,并且核聚变反应过程中是完全清洁的,并不会产生核废料。例如在海洋中提取重水,目的是获取氢的同位素氘,最终聚变生成氦,这个氦气也比较清洁,就是大街上那些用来充气球的气体,性质上非常稳定。

但是人类目前的技术难以控制核聚变的进行,大家都知道氢弹的爆炸就是核聚变,但那个过程完全不可控,根本无法利用。人们目前急需掌握的技术是可控核聚变,非常有利于人类文明的发展进化,让人类文明更上一个台阶。

因为可控核聚变非常高效,携带少量的核燃料就可以提供巨大的能量,尤其是在航空航天上,目前限制因素之一就是能量的利用方式,因为受到了火箭运载能力的限制。上个世纪六十年代末美国实现了载人登月,就是因为拥有大推力运载火箭土星五号。如果人类未来掌握了可控核聚变技术,在探测器以及运载火箭上进行应用,那么载人登月、载人登火甚至是更远距离的星际航行都不在话下了。

但核聚变在地球上的进行还是比较困难的,我们都很清楚太阳持续性的发光发热普照万物,就是因为在太阳内核处氢核在不断进行核聚变生成氦,这个过程已经持续50亿年之久,未来还将持续50亿年。

但太阳内核的核聚变过程条件是苛刻的,1500万摄氏度的高温再加上2400亿个标准大气压。有的朋友说,在地球上只要实现这个条件,核聚变不就正常进行了吗?实际上人类目前的科技水平实现如此大的压力是不可能的,那么压力不够就只能用温度来凑了。高温和高压的环境可以让氢和碰撞的几率增加,温度增加微观粒子的热运动剧烈程度,压力减小微观粒子间的距离或者说增加密度。

科学家希望在地球上模拟太阳内核的环境,因此相关的实验设备又被称之为“人造太阳”,全称为“全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)”。人造太阳试验的成功一直在追求三个方向,首先是运行温度足够高、粒子密度足够大、等离子体的维持时间足够长,这样可控核聚变才能越加接近于成功。

就在5月28日我国的“人造太阳”再一次打破了世界纪录,成功实现了1.2亿摄氏度运行101秒,此前的世界纪录是2020年末韩国超导托卡马克(KSTAR)实现的,仅仅是亿度20秒,时间过去不到半年,我国彻底的打破了这个世界纪录,这一次时间上已经能达到了之前的五倍,并且还实现了1.6亿摄氏度20秒等离体运行,可谓是巨大的成功。

亿度以上持续的时间越长,说明实验越接近于成功,目前认为在1亿摄氏度以上维持1000秒,就可以实现实用化了,所以目前来看仍就是任重而道远。可以说未来的可控核聚变技术可期,但是要想真正实现可控核聚变还有很长的路要走。

超过1亿摄氏度可能真的难以现象,甚至地球上都没有这样大熔点的材料。当然这也是全超导托克马克设备的优势所在,温度再高根本不会接触到周围的材料,只是通过强磁性把粒子流控制在中间的位置。

期待着中国人造太阳一次次的打破世界纪录,亿度以上维持时间越来越长,最终实现可控核聚变技术的应用。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。