在2021年的最后一天,也就是昨天,中科院团合肥物质科学研究院传来了振奋人心的好消息:

12月30日晚,在研究院的等离子体物理研究所,有人造太阳之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置高等离子体运行的最长时间。

研究所所长宋云涛在接受采访时说:我们全面验证了未来核聚变发电的等离子体控制技术,推动其从基础研究向工程应用迈进了一大步。

其实这次的世界纪录是EAST自己打败了自己

早在2012年的6月24日,EAST就创下411秒的长脉冲高参数等离子体运行世界记录,可以说,我国当前的托卡马克核聚变装置走在了世界最前列,是最有希望率先掌握可控核聚变技术的国家。

从上世纪90年代开始,我们用羽绒服、牛仔裤、等一系列生活物资换来了第一架较为先进的托卡马克装置,后来合肥中科大开始了可控核聚变技术的自主研究,时至今日,在合肥科学岛,在四川成都,都有中国可控核聚变的身影。

被誉为人造太阳的可控核聚变技术,一直以来都被认为是人类文明的终极能源,而托卡马克装置就是盛放这颗人造太阳的容器,在我国托卡马克装置已经能稳定运行1000多秒的情况下,它运转期间发出的光和热就是最好的能量源,未来能直接用它来发电,就像目前的核裂变核电站一样。

不同的是,可控核聚变期间不产生有害辐射,而且能量释放强度远超核裂变,最重要的是,可控核聚变不需要铀矿,从海水中就能提取所需的燃料,堪称最经济实惠的能量源,因此它才被各国寄予厚望。

1.5亿公里外的太阳就是最好的证明

根据天文学界的研究,太阳已经存在了至少46亿年了,而它之所以能持续释放这么多年的光和热,靠的就是核心区域源源不断的核聚变反应,而太阳本身向内坍塌的引力也刚好与内部核聚变的斥力产生了平衡,因此太阳才不会像氢弹一样瞬间炸开,而是能持续存在100亿年左右。

地球上的我们显然不可能制造出一个巨大的引力源来约束核聚变的能量,因此科学家们才研究出了托卡马克装置,这种采用磁约束或者惯性约束的装置,能把核聚变期间数亿摄氏度的等离子体与外部隔绝开来,并牢牢把控住这股能量,在一切稳定的前提下,再把能量慢慢导出到外界,最后实现发电。

现今地球上所有的生物,无一不依靠太阳的发光发热来为自身提供能量。包括人类目前主要使用的化石燃料,它们也是动物的尸体与太阳经过上亿年的反应而演化来的,但是化石燃料属于不可再生能源。

而人类文明随着时间发展,对能源的需求越来越多,消耗速度也越来越快。现有的化石能源最多再有几百年就耗尽了,所以必须寻找一个既清洁环保又可以不断产出能源的途径,“人造太阳”托卡马克即是这样的装置。

核聚变的燃料主要是氢的同位素氘(dao),仅在地球上的海洋里就有着多达45万亿吨的储量,一升海水中的氘经过核聚变后释放的能量,相当于300升汽油燃烧后释放的能量。如果我们能完全掌握可控核聚变技术,基本等同于拥有了无限的能量。

总体来看

虽然可控核聚变当前还只能在实验室内进行短时间的维持,但近几年我国的突破的有目共睹的,从几十秒到几百秒再到如今的突破千秒,总有一天会达到里程碑式的进展,开启一个新的时代。

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