50000000度的高溫如何控制？人造太陽必將成為未來新型能源！

Hello大家好，我是風雲哥。我們都知道在銀河系中存在著2000多億顆恆星，太陽作為其中一顆普通的恆星卻對人類的生存起到了至關重要的因素。事實上地球絕大多數能量就來源於這顆燃燒了50億年之久的恆星，可以說沒有太陽就不會有地球上繁榮的生命。

諸如煤炭、石油、天然氣這些不可再生能源，雖然為我們人類的發展立下了汗馬功勞，但終有一天將會耗盡，人類始終都面對著不可迴避的問題，那就是能源危機。從根本上解決這一問題就在於尋找新能源，可控核能技術理所當然的成為了各國研究的對象。

核能的本質是通過核反應，得到從原子核釋放出的能量。一般意義上我們可以通過三種途徑來獲得核能。其一是由核裂變獲得能量，較重的原子核分裂釋放結合能。其二是由核聚變獲得能量，較輕的原子核聚合在一起釋放結合能。其三是由核衰變獲得能量，原子核自發衰變過程中釋放能量。

不論是通過和裂變獲得能量的原子彈，還是通過核聚變獲得比原子彈厲害得多的氫彈。這都算不上對人類多光彩的事情，這種不可控的核反應無異於是一場災難。隨著社會的發展，將核能和平利用才是真正的造福人類。

基於核裂變原理，人類製造出了可控鏈式裂變反應堆。但是這種反應堆無法避免的產生了大量核廢料和嚴重的輻射危害，在核反應堆不長的歷史上就爆發過諸如切爾諾貝利，美國三里島，日本福島核電站等的災難性核事故，核烏雲一度籠罩在地球之上。

面對如此嚴峻的問題，其實解決方案一直都給地球提供能量的太陽身上。太陽無時不刻不在發生著核聚變反應，而且核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境。但是想要對核聚變進行可控制化管理並不是一件容易的事情。

最初的核聚變研究都是作為各國的最高機密，由各國各自進行。但是其研究難度和投入的人力物力是任何一個國家也無法承擔的。最終由美俄兩國發起，中、日、韓、印、歐盟七方共同參與的國際熱核聚變實驗反應堆與2006年成立，也被人們形象地稱為人造太陽計劃。

太陽的反應機制是由於兩個氫原子在引力作用下集中到太陽核心超高溫和超高壓的環境下克服原子間的庫侖力進行聚變生成氦的同時釋放出巨大的能量。如果我們要合理利用這種能量，就必須找到一種可以包裹和支持反應的容器，這就是人造太陽的核心「托卡馬克裝置」其必須要承擔的起50000000度的反應溫度。

事實上人類利用核聚變原理生產的氫彈並不能很好的解釋人造太陽的原理，因為氫彈內部是利用兩個氫原子的同位素氘（重氫）在核裂變反應產生的能量下聚合成氦，但是這種反應以我們人類現有條件下，根本無法控制氘-氘反應，反應的需要的條件和烈度沒有任何一種容器可以容納，後果就是一場核爆。

還好，科學家發現氫的同位素氘（重氫）和氚（超重氫）也可以發生核聚變產生能量並聚合成一個氦核。氘（重氫）、氚（超重氫）反應的烈度要小很多，它的反應速度僅僅是氘（重氫）、氘（重氫）反應的1％，而點火溫要低得多，很適合人類現有條件下的利用。

想要建造人造太陽，似乎指日可待，我們只要獲得氘（重氫）和氚（超重氫）作為原料進行反應就可以了。但是氘（重氫）可以從海水裡通過精餾得到重水通過電解得到。而氚（超重氫）半衰期只有12或26年，所以在地球誕生之初的氚早已衰變地無影無蹤了。自然界中是不存在氚（超重氫）的。

在這個問題上，科學家早已經找到了解決辦法。鋰的兩種同位素，鋰-6和鋰-7，在被中子轟擊之後，就會裂變生成氦核和氚（超重氫）至此，人造太陽的兩種反應原材料都找齊了，我們就需要對人造太陽的反應機制進行優化了。

事實上，在聚變反應堆內部的氚和氘反應後，除了形成一個氦原子核之外，還有一個多餘的中子，並且能量很高。這一個高能中子正好可以用來轟擊鋰的兩種同位素，鋰-6和鋰-7，從而使鋰原子裂變產生新的氚（超重氫），而這個新產生的氚（超重氫）又繼續可以參加氘、氚反應，並且將反應繼續維持下去。我們在人造太陽的計劃中只需要提供氘原子核和鋰就可以維持反應。

原料和理論都已經準備好了，現階段人造太陽的瓶頸就在於前面提到的「托卡馬克裝置」那個可以容納反應，並收集並且利用能量的「罐子」。要知道，核聚變的溫度和能量是一般容器根本無法承擔的，那這個「托卡馬克裝置」究竟是怎麼做到的呢？

超導托卡馬克裝置實質上一種利用磁約束和真空絕熱來實現受控核聚變的環形容器，同時還要負責真空系統、產氚（超重氫）系統、供水系統、液氮液氦系統、供電系統等。涉及到了超導技術，超高溫耐受技術，等離子技術，核物理學等高精尖技術領域。

它通過巨大能量的電流和磁場將超高溫的等離子體的氘、氚牢牢約束在圓管狀的「磁場籠子」里並進行核聚變，磁場籠子的外層用於吸收核聚變產生的50萬千瓦超高熱功率。如果這項工程一旦完全竣工，人類將獲得一種前所未有的取之不盡用之不竭的新型能源，也留給子孫們一個永恆的「人造太陽」

2017年7月5日，中國科學家就公布過一段我國自主研發的全新一代托卡馬克裝置的100秒的視頻，這段視頻一經公布，立刻引起了全球核聚變工程人員的轟動，標誌著在現階段，中國已經走在了世界的前沿。

雖然理論上這個項目預計需要35年才能建成，但是風雲哥覺得在現在的科學技術條件下，可控核聚變將不再是一個遙遠的夢想，或許有一天，所有的能量都會來源於可控核聚變。那將會是一個綠水青山的明天，沒有污染的明天。

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