1億度的中國版人造太陽,用什麼樣的「籠子」才罩得住

　　中國「人造太陽」首次達到1億度運行，這意味著我國核聚變技術又上升到一個新的台階。什麼樣的裝置能耐如此高溫？距離世界先進水平還有什麼差距？

　　來源：科學加微信公眾號

　　文/記者 李鵬 編輯/陳永傑

　　新媒體編輯/陳炫之

　　採訪專家：高翔（中國科學院等離子體物理研究所聚變堆總體研究室研究員）

　　核心內容：

　　1、儘管可以達到1億度以上，但磁籠等離子體的溫度也是從中心到外圍遞減的，其最接近裝置的溫度已經降到了1萬度以下，而外邊的裝置通過水冷系統可以把溫度控制在150度到300度之間；

　　2、目前日本已經可以實現5億度的高溫，美國和歐洲也已經達到2億度以上的水平；

　　3、由於可控聚變反應需要的條件比較高，一旦發生事故，只是造成反應的等離子體約束破裂，聚變反應也會因為反應條件喪失而終止。因此，聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。

　　中國科學院等離子體所11月12日發布消息，我國「人造太陽」項目獲得重大突破，首次實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦，等離子體中心電子溫度首次達到1億度。這意味著我國的核聚變技術又上升到一個新的台階，中國距利用核聚變能的夢想又近了一大步。

被稱為中國「人造太陽」的「東方超環」（EAST）大科學裝置（供圖 視覺中國）

　　不過，按照現在的研究進展，人類實現聚變能的商業化應用至少還要等到2035年以後。

　　01核聚變其實並不複雜

　　「『人造太陽』只是為了便於大眾理解的一種比喻說法，它是指科學家利用太陽核反應原理，為人類製造一種能提供能源的機器——人工可控核聚變裝置，科學家稱它為全超導托卡馬克核聚變試驗裝置。」中國科學院等離子體物理研究所聚變堆總體研究室執行主任高翔研究員對北京科技報記者表示。

　　中國的「人造太陽」又稱為「東方超環」（EAST），是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克，也是中國第四代核聚變實驗裝置。

　　「人造太陽」並不能像真正的太陽那樣給我們光和熱。這也是不可能的，否則，地球上的我們離這樣的裝置這麼近，還不被氣化了？哪裡還有科學家做實驗？

核聚變反應示意圖（圖片來自網路）

　　其實，核聚變並不複雜，它是指氫原子核反應時放出巨大能量的過程。只要聚攏兩個氫同位素原子，用壓倒性的力量把它們撞在一起；兩個原子核克服了它們之間天然的排斥力實現融合，就能發生核聚變，並釋放出巨大的能量。但是在現實中，其發生反應的條件比重原子核發生的核裂變要苛刻得多。

　　根據科學構想，核聚變主要有冷核聚變與熱核反應兩種方式。

　　冷核聚變是指輕原子核在相對低溫（甚至常溫）下進行地核聚變反應，這種設想將極大的降低反應要求，只要能夠在較低溫度下讓核外電子擺脫原子核的束縛，或者在較高溫度下用高強度、高密度磁場阻擋中子或者讓中子定向輸出，就可以使用更普通更簡單的設備產生可控冷核聚變反應，同時也使聚核反應更安全。不過這種情況還只是針對自然界已知存在的熱核聚變而提出的一種概念性「假設」。

　　熱核反應是當前很有前途的新能源獲取方式，是指參與核反應的輕原子核，如氫（氕）、氘、氚、鋰等從熱運動獲得必要的動能而引起的聚變反應。

　　熱核反應是氫彈爆炸的基礎，1967年6月17日中國第一顆氫彈已經爆炸成功，這個過程在瞬間產生大量熱能，但目前還無法加以利用。不過科學家們發現，如能使熱核反應在一定約束區域內，根據人們的意圖有控制地產生與進行，即可實現受控熱核反應。這也正是現在中國、美國、日本及歐盟等一些國家和組織正在進行試驗研究的重大課題。

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　　（未完）

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