人造太陽

王令朝

失去太陽世界將會怎樣?這并非是危言聳聽,據專家們稱,再過100多年太陽賦予人類的諸如石油?煤炭等能源將消耗殆盡?科學家們已經踏上了“人造太陽”艱難而又偉大的征程,將點燃人類希望之光?

讓海水變成汽油

科學家告訴我們,所謂“人造太陽”實際上是一種被人們稱之為“托卡馬克”的用來核聚變的裝置,“托卡馬克”是“磁線圈圓環室”的俄文縮寫,所以,它是一個由依靠電磁線圈產生封閉磁場的“容器”,電磁線圈像一個中空的環形面包圈,又被人們叫做環流室?其工作原理是當“容器”里放入少量氫的同位素氘或氚時,強大電流通過線圈形成的強大磁場使其產生的等離子體做高速螺旋式運動,當等離子體的密度和溫度達到一定極限時便會發生核聚變反應,從而釋放出人們可以利用的巨大能量?據科學測定,“人造太陽”可以將從1升海水里提取的氘或氚釋放出相當于300升汽油所能產生的能量?

其實,自從人類揭開太陽燃燒的秘密以來,各國科學家就一直在追求“人造太陽”的夢想?如果發明一種能夠承受上億攝氏度高溫并能控制氘或氚聚變和穩定持續輸出能量的裝置,那就等于發明一個“人造太陽”?這是因為人們發現太陽發出的能量來自于組成太陽的無數的氫原子核,它們在太陽中心超高溫和超高壓的條件下相互作用發生核聚變,從而釋放出巨大的光和熱?那么,人們能不能模擬太陽也讓氫原子核在人們的控制下讓發生核聚變得到所需的能量呢?答案是肯定的,這也是人們把“托卡馬克”稱之為“人造太陽”的原意?

當然,研制“人造太陽”并非一件容易的事?譬如,強大電流通過線圈會使其溫度升高而無法正常工作,科學家就將超導技術引入其中?又如,核聚變時的溫度高達上億攝氏度,使用哪種材料制成的容器才能不會損壞,還得要靠科技人員無數次的實驗和研究?再如,由于太陽引力巨大,氫原子核聚變能夠自然地發生,而在地球上要做到持續核聚變卻異常困難,目前人們還只能做到讓“人造太陽”連續工作300多秒的水平……可以說,為了研制“人造太陽”,科學家竭盡全力把“十八般武藝”都用上了?

讓地球變得更藍

原子彈?氫彈令人感到懼怕,即使是和平利用核能的核電站也因原材料鈾235儲量稀少以及它會產生影響環境的核廢料,因而并非是人類能源的最佳選擇?

“人造太陽”所需的原材料氫元素是整個宇宙中最豐富的物質,僅全球海水中的氫元素就能供應“人造太陽”使用上百億年,真可謂取之不盡?用之不竭?更令人鼓舞的是,“人造太陽”的核聚變與原子彈?氫彈?核電站的核裂變完全不同,它不會產生像核電站那種對人類環境造成污染的具有強輻射性的核廢料?“人造太陽”所產生的核廢料大部分不具有危害人類的輻射性,即便有少量輻射性核廢料也會在很短的時間內喪失殆盡,人們完全可以不必為處理核廢料而操心?

另外,正因為“人造太陽”核聚變的原材料自身不具有輻射性,且核聚變是一個短暫的過程,加上等離子體被強大磁場緊緊約束在環形的面包圈里,因此,人們無須擔心會發生像核電站那樣令人不安的核泄漏,即使是“人造太陽”一旦發生設備故障也不會發生諸如爆炸等危險情景?

中國造近在咫尺

近50年來,世界上30多個國家已經建成上百個“托卡馬克”裝置,它們能維持穩定工作的時間通常僅以毫秒計算,最長的也只有5分鐘左右,距離實際應用還有很長的一段路要走?

據悉,一種由中國科學院自主研制的“托卡馬克”裝置,已于2006年5月20日正式對外開放供人們參觀,2006年9月28日這個中國造的“人造太陽”在合肥實驗室正式放電成功,獲得3秒鐘?200千安電流,預期在2006年年底正式進入試用階段?有關專家稱,這臺全名叫做EAST非圓截面全超導“托卡馬克”的裝置是目前世界上最先進的實驗“人造太陽”,這標志著我國已站在“人造太陽”的世界之顛,極有可能成為世界上第一個擁有“人造太陽”的國家?

由中國?美國?歐盟?日本?俄羅斯等國參加的ITER計劃,將投資40億歐元建造一個功率為500兆瓦?連續工作時間高達400秒的更為先進的實驗型“人造太陽”,這個預計在2025年建成并投入運行的裝置將為今后工業化應用探明道路?科學家相信,再過30~50年“人造太陽”將在大地升起,“照進”成千上萬普通百姓人家?