“人造太陽(yáng)”應(yīng)用前景可期

李偉

在地球上開(kāi)發(fā)并運(yùn)行“人造太陽(yáng)”，被科學(xué)家視為解決能源問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。但需要關(guān)注的是，太陽(yáng)核心所發(fā)生的核聚變，其功率密度并不大。就算人類(lèi)讓可控核聚變成為現(xiàn)實(shí)，“人造太陽(yáng)”能作為一種新的能源嗎？

太陽(yáng)核心的溫度達(dá)到1500萬(wàn)攝氏度

“人造太陽(yáng)”內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2021年12月30日，中國(guó)EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置（“東方超環(huán)”）成功實(shí)現(xiàn)1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

據(jù)法新社報(bào)道，2021年5月，“東方超環(huán)”實(shí)現(xiàn)了溫度1.2億攝氏度、持續(xù)101秒，以及溫度1.6億攝氏度、持續(xù)20秒的等離子體運(yùn)行;12月30日，它又實(shí)現(xiàn)了溫度7000萬(wàn)攝氏度、持續(xù)1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。這些都是了不起的科研成果，也是中國(guó)在“人造太陽(yáng)”開(kāi)發(fā)方面所取得的重要階段性成果。

與“東方超環(huán)”類(lèi)似的裝置，在科學(xué)界有統(tǒng)一的名稱(chēng)——托卡馬克。它源自蘇聯(lián)科學(xué)家在20世紀(jì)50年代發(fā)明的一種環(huán)形容器。這個(gè)名稱(chēng)是其構(gòu)成要素——環(huán)形、真空室、磁場(chǎng)和線圈的俄語(yǔ)縮寫(xiě)。顧名思義，它就是一個(gè)環(huán)形真空室，其中遍布由線圈提供的強(qiáng)大磁場(chǎng)。

在托卡馬克裝置中，強(qiáng)大的磁場(chǎng)對(duì)于帶電的等離子體來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)容器，且沒(méi)有任何實(shí)物直接與等離子體接觸。所以，等離子體可以被加熱到極高的溫度。當(dāng)?shù)入x子體的溫度足夠高時(shí)，其氘、氚原子核的熱運(yùn)動(dòng)就能克服彼此之間的排斥力，從而猛烈撞擊，生成氦原子核，并放出中子和大量能量——這就是核聚變反應(yīng)。

核聚變反應(yīng)是太陽(yáng)的能量源泉，托卡馬克裝置產(chǎn)生能量的原理是促成核聚變，所以這類(lèi)裝置被形象地稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”?！?br>