中国可控核聚变超世界纪录5倍!1.2亿度运转101秒让世人惊叹

太阳内部无时无刻都在进行着核聚变反应,据悉,太阳一分钟释放出来的能量可以达到地球上数年产生能量的总和,于是我们人类把目光放在了太阳上,提出了“人造太阳”计划,希望通过核聚变来为人类提供足够的能量,但“人造太阳”制作起来可没有那么简单。

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然而就在5月28日,我国中科院合肥物质科学研究院传来了好消息,我国开发的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了世界新纪录——成功实现了1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行。

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人造太阳是什么?

“人造太阳”本名是“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”,这是全国规模最大的国际科研项目之一,简单来说就是一个ITER装置,利用可控核聚变原理,用极少量的清洁燃料产生大规模的能量,原理完全复制了太阳,所以又叫“人造太阳”,是由欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国七个国家共同参与。

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之前“人造太阳”的世界记录是由韩国超导托卡马克KSTAR所创造的,KSTAR在2018年的实验中,第一次达到了1亿摄氏度的等离子体离子温度,时间保留了1.5秒(数据不知道对不对);而2019年的时候,KSTAR 又成功在1亿度的高温下运行了8秒钟(看看对不对);最后KSTAR实现了在超1亿摄氏度离子温度成功运行20秒,创造了当时世界新纪录,但如今韩国的世界记录已经被我国的“人造太阳”成功超越。

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5月28日凌晨3时02分,中科院合肥物质科学研究院的EAST控制大厅内传来了一阵欢呼,全超导托卡马克核聚变实验装置EAST在1亿摄氏度下突破了100秒,成功实现了1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒的等离子体运行,创造了“人造太阳”的世界新纪录,其实早在之前,我国就已经对此进行了96000多次的实验,最终的测试结果也都稳定在101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,电子温度高达1亿摄氏度20秒等离子体运行。


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太阳燃烧的原理—可控核聚变。

在我们的印象里,太阳一直都在通过“燃烧”释放能量,但实际上太阳内部是核聚变反应,指两个较轻的核融合之后形成了一个较重的核和一个更轻的核,然后释放出能量的一个过程,据悉,在太阳内部每秒都会损失426万吨氢的质量,而这些质量都会以能量的形式释放掉,面对太阳释放的巨大能量,于是就有人想:能不能制造出一个“人造太阳”,保证能量能够持续稳定的输出,也被称为“可控核聚变”。

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太阳的四分之三都是由氢组成的,所以太阳内部的聚变反应也就是氢核聚变,与核武器氢弹类似,那么为什么太阳内部发生核聚变时却没有像氢弹一样瞬间爆炸呢?

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事实上,太阳内部的核聚变反应和氢弹的核聚变反应本质上是有区别的,首先太阳是一颗恒星,占据了太阳系99.86%的质量,能够保证太阳内部处于一个平衡状态。使太阳能够缓慢地进行核聚变,而氢弹质量明显维持不了内部平衡;

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其次氢弹在爆炸的时候是先进行一次核裂变反应,然后利用核裂变产生的瞬间高温高压引发核聚变,所以氢弹核聚变的高温高压是瞬间的,自然氢弹爆炸自然也是瞬间发生,无法持续多长的时间,反观太阳,其内部的高温高压是一直都在的;最后太阳的质量为1.9891×10³⁰ kg,其中氢占据了90.86%,核聚变的“燃料”非常丰富,而氢弹的氢燃料实在是太少了,无法支持核聚变的持续进行。

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“人造太阳”是为了解决能源问题。

很多人可能都在想,我们为什么一直大力发展“人造太阳”?现在的能源不是够用,发展“人造太阳”到底是为了什么?

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其实发展“人造太阳”归根结底还是为了能源,人类一直在发展,自然对能源的渴望也就越来越强烈,面对传统能源未来可能枯竭,使用过程中又污染环境,比如煤、石油,这两种能源是人类生产活动中最重要的,其中煤被誉为“工业的粮食”,石油则被誉为“工业的血液”,可是污染环境不说,而且目前这两种能源的开采量还不容乐观,甚至是十分稀少,因此为了发展,我们不得不寻找新能源代替,而核聚变的核燃料是氢的同位素氘和氚,地球上储量丰富,又不污染环境,而且还能释放出巨大的能量,是一种理想型的清洁能源供应,因此可控核聚变即“人造太阳”被视为一种解决未来能源短缺问题的根本途径,是人类必须要突破的一个能源界限。

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页面更新:2024-03-04

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