中国“人造太阳”又破世界纪录,它为何被称为“终极能源”

2021年12月30日,中国“人造太阳”EAST,成功实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,打破了由自己保持的世界纪录,这必将在国际科学界引起不小的反响。EAST为什么被称为“人造太阳”?它有着怎样的运行机理?又为何被认为是完美的“终极能源”呢?

中国“人造太阳”又破世界纪录,它为何被称为“终极能源”

EAST装置

“万物生长靠太阳”,太阳为地球提供了最多、最清洁的能源。而所谓“人造太阳”,并不是字面意义上的真的制造一个太阳把它悬挂在空中,而是核聚变反应装置的一种更为通俗的说法。之所以这样命名,是因为EAST根据核聚变原理,使氘原子氚原子撞击结合产生巨大的能量,从而像太阳一样为人类提供源源不断的清洁能源。

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所以为什么要耗费巨大的人力和财力来制造这样一个“人造太阳”呢?这有着多方面的考虑。首先,随着近几百年来工业的迅猛发展,煤、石油等能源逐渐枯竭,在可预见的未来很难满足人们对于能源的需求,全球能源危机日益严峻,人类急需开发各种可再生的新能源。其次,近年来全球环境问题加剧,全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨增多,而传统能源燃烧产生的二氧化碳、二氧化硫等是造成这些问题的重要原因之一。这就驱使着人类寻找更多的清洁能源。

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而被称为终极能源的“人造太阳”,可以很好地解决以上这些问题。首先,它所需要的核聚变反应的原料大量地存在于占地球面积70%的海水之中,可谓极为丰富。根据科学家的推算,在技术成熟的条件下,仅以海水为原料进行核聚变反应,就足以满足人类上百亿年的能源需求,完全不用担心能源枯竭的问题

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另外,它是一种新时代的清洁能源。核聚变反应不会产生很多的有害物质,其主要产物氦是空气的主要成分之一,不会产生污染。如果人造太阳取得成功,人类将有希望获得取之不尽、用之不竭的清洁能源,满足更多代人类的能源需求,这也是它被称为“终极能源”的原因。

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中国在“人造太阳”的建设与研究方面不断做出自己的贡献。中国积极参与“国际热核聚变实验堆”计划(ITER)的建设。我国于2006年签署了国际协定,正式参与到ITER建设当中,和其他六个国家一起共同探索“人造太阳”的建设之路。

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EAST是目前世界上最先进的核聚变实验装置之一

在建设过程中,中国主要承担采购包研发任务,其中涵盖了装置大部分的关键部件;我国科研团队发展出60多项关键技术,不仅填补了多项国内空白,还制造出一个个承载人造太阳的“超级材料”;此外,我国在这个过程中逐步建成了两个发展中国家最大的大型现代化专业研究所,并与多个国家展开合作,十几年来为人造太阳的发展做出了自己的贡献。尤其是今年年底我国EAST首次实现四位数的长脉冲高参数等离子体运行,再次挑战了由自己保持的世界托马克记录,推动“人造太阳”项目向前迈进了一大步。

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当前,“人造太阳”项目仍然在不断完善与发展的过程中,要想真正投入生产生活实践,用人造太阳来发电,还有着太多的难点需要克服。人造太阳的点火时间也一再推迟,目前最新确定的点火时间是2025年,这已经比最初的计划晚了五年左右,足以见其困难程度。

中国“人造太阳”又破世界纪录,它为何被称为“终极能源”

当前,人造太阳项目所面临的主要问题有:如何把等离子体加热到上亿摄氏度,如何研制出更多承载人造太阳的“超级材料”,如何继续延长放电脉冲时间,以及如何使其具有可控性。只有在这些问题上得到进一步的突破性进展,才能真正实现人造太阳的建设目标。所以ITER参与国家和全人类必须要共同努力,在自己力所能及的范围内为全球能源问题的解决做出自己的贡献。

中国“人造太阳”又破世界纪录,它为何被称为“终极能源”

我国最近所取得的重大突破,不仅仅意味着创造了新的世界纪录,而且标志着我们向人类能源的终极梦想又迈进了一大步。在认识核聚变、利用核聚变的道路上,中国一直在不断前行。虽然要想真正实现利用人造太阳发电的目标,可能还需要几十年甚至更长的时间,但我们刻苦攻难、自立自强、守正创新,必将最终掌控着“终极能源”,让它更好地为我们服务。正如中国工程院院士李建刚所说:“在我的有生之年,一定有一盏灯能被聚变之能点亮。这一盏灯,一定要,也只能在中国。”

参考资料:

[1] 时迁.“人造太阳”永不枯竭的清洁能源.2019-01-10

[2] 人造太阳:中国走在世界前列.今日科技.2020-08-20

[3] 人造太阳“中国聚变梦”需分三个阶段走.今日科技.2019-02-25

作者:郑欣 校稿:李子

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