比太阳热5倍!中国“人造太阳”将冲击1亿℃持续100秒的新目标

据新华社报道,近日中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),即大家常说的“人造太阳”,正在进行改造升级工作,在改造升级完成之后,该装置将向1亿℃燃烧100秒这一目标发起挑战。
除了上面这款“人造太阳”外,中国其实还有一款名为“中国环流器二号M”(HL-2M)的托卡马克装置,也就是去年年底曾上过新闻的那款成功放电十秒的“人造太阳”。
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(正在升级的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST))
中国的托卡马克装置最早是跟俄罗斯一起在1994年建造完成的,名称为HT-7。是不是很难想象,尽管相比于发达国家在上世纪六七十年代就开始研究可控核聚变,咱们九十年代才起步显得有点晚了,但当时的中国经济发展水平可跟西方差远了,在这种情况下就开始未雨绸缪地研究可控核聚变了,足以见得当时中国的高瞻远瞩。
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在HT-7之后,是四川HL-2A,这是中国第一个带分流器的托卡马克装置。目前这两种托卡马克装置都已经有了更新换代的产品,即前面提到了EAST(一说代号HT-7U)和HL-2M。
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(之前上新闻的HL-2M)
相信大家对核电站也都不陌生,核能自转为民用的那一刻开始就拥有了无限可能。目前的核电站都是采用核裂变原理的,这种原理跟原子弹相同,也是人类目前唯一可以控制的核能形式。但是,既然说到原子弹,那么就少不了核污染,就不说广岛、长崎、比基尼环礁什么的,就举个核电站的例子,前苏联的切尔诺贝利和日本的福岛,这两次核电站事故堪称核电站使用的“风险”警示牌,时时刻刻提醒人们核裂变的危险。
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(2006年切尔诺贝利4号反应堆已经有了厚厚的“石棺”)
比太阳热5倍!中国“人造太阳”将冲击1亿℃持续100秒的新目标】相比于核裂变,核聚变的形式就安全了许多。简单来讲,核聚变用到的燃料是氢元素的同位素,即氕、氘、氚这三种,而目前的技术一般是氢氦聚变反应(氘和氦3)。这种聚变反应的优势在于,反应结束后没有中子产生,所以相比于核裂变放射性小到微乎其微。
而且相比于裂变用到的铀等放射性元素的提取难度,氘可以从海水中大量提取,氦3则大量存在于月球土壤中,倘若以后航天技术发展迅速的话,这两种元素的成本将极低。当然,就算不用氢氦聚变,目前仍然还有氘氚聚变,只不过这种形式能量低一些且放射性大一些。
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(太阳的能量就来自于核聚变,所以才把这些装置称为“人造太阳”)
对核聚变的放射性污染举一个简单的例子,这时候就得“人狠话不多”的前苏联上场。在上世纪六十年代中期,前苏联为了缓解干旱地区的农工业用水问题,在位于塞米巴拉金斯克州恰刚河滩地区,利用氢弹在地下引爆,硬生生炸出了一个人工湖。在爆炸不久后人工湖内的辐射当量就降到了天然水平,时任前苏联原子能部部长的斯拉夫斯基更是直接在人工湖内游泳,向民众证实了水库的安全性。
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(世界上第一台托卡马克装置T-1)
而目前为止,可控核聚变遇到的问题主要在于,无法满足长时间高温度下的聚变反应,所以咱们看到的是多少摄氏度运行多少秒以及放电多少秒,时间都是用秒计时的。如果有一天能突破这两个条件的限制,核聚变才真正算作实用化、可控化。
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从核聚变的发展速度来看,尽管从1958年第一台托卡马克装置诞生到现在,人类的核聚变水平没有办法突破以秒做为单位的限制,但科学的研究就是这样的,需要很长时间的积累才能到达某一天真正的突破,我们仍然要对可控核聚变抱有期待,因为它决定的是人类的未来。

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