“人造太陽”是什么? 揭開它的神秘面紗

“人造太陽”是什么? 揭開它的神秘面紗

meinan 2025-04-02 抖音 5 次瀏覽 0個(gè)評(píng)論

  “人造太陽”是什么?為什么要建造“人造太陽”?近日,記者來到中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院(簡稱“西物院”),與新一代人造太陽中國環(huán)流三號(hào)“面對(duì)面”,探秘大國重器的“前世今生”。

  談及“人造太陽”,首先要提到核聚變。所謂核聚變,就是將兩個(gè)輕的原子核形成一個(gè)重的原子核,這一過程所釋放出的巨大能量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前廣泛使用的化石燃料。

  “一升海水里面提取出的聚變?nèi)剂想l(fā)生核聚變反應(yīng)所釋放的能量,相當(dāng)于300升汽油產(chǎn)生的能量。100萬千瓦電站一年所需要的燃料,大約是200萬噸煤炭,如果用核聚變,只需0.6噸氘就足夠了?!焙斯I(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所106室主任李波向記者介紹。

  因核聚變反應(yīng)條件苛刻,可在短時(shí)間內(nèi)立刻終止反應(yīng),不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模放射性廢物,所以安全性相當(dāng)高。此外,核聚變過程不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體,對(duì)環(huán)境也十分友好。“可以說,核聚變能是人類目前認(rèn)識(shí)到的最理想的清潔能源之一?!崩畈ㄕf。

  事實(shí)上,太陽就如同一個(gè)巨大的熱核聚變反應(yīng)裝置,不斷向外輻射能量,向地球輸送能源。李波向記者介紹,科學(xué)家們通過模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的原理,在地球上建造以探索清潔能源為目的的核聚變裝置,被形象地稱為“人造太陽”。

  幾十年來,中國一代又一代科學(xué)家在可控核聚變領(lǐng)域進(jìn)行了持續(xù)而深入的探索。作為我國最早致力于可控核聚變和等離子體物理研究的專業(yè)科研院所,西物院先后建成了在聚變領(lǐng)域具有里程碑意義的三代重要平臺(tái),即中國環(huán)流一號(hào)、中國環(huán)流二號(hào)和新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”。

  據(jù)介紹,中國環(huán)流一號(hào)裝置于20世紀(jì)80年代建成,是我國核聚變領(lǐng)域第一個(gè)國家大科學(xué)工程裝置,目前已經(jīng)退役。近年來,西物院依托中國環(huán)流二號(hào)、中國環(huán)流三號(hào)裝置繼續(xù)開展相關(guān)研究,取得了諸多成果。

  核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所團(tuán)委書記、“人造太陽”博士科普團(tuán)團(tuán)長鄭雪介紹,中國環(huán)流二號(hào)裝置于21世紀(jì)初建成,它創(chuàng)造了很多“中國首次”,為我國核聚變研究從原理探索到大規(guī)模裝置實(shí)驗(yàn)的跨越式發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

  備受矚目的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”于2020年建成,是目前我國規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)托卡馬克裝置。據(jù)介紹,中國環(huán)流三號(hào)總高8.39米,直徑8米,等離子體離子溫度可達(dá)1.5億度,是太陽核心溫度的10倍。

  圖為新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”,該裝置是我國規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)托卡馬克裝置。劉文文攝

  鄭雪稱,中國環(huán)流三號(hào)是一個(gè)正在成長的“青少年”,已經(jīng)取得不少成績。2022年10月,環(huán)流三號(hào)裝置等離子體電流突破115萬安培,創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。2023年8月,中國環(huán)流三號(hào)首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行,再次刷新我國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄。

  除了鼎鼎大名的中國環(huán)流二號(hào)、中國環(huán)流三號(hào),記者還在西物院看到許多“人造太陽”的輔助裝置。其中一臺(tái)綠色“大家伙”十分引人矚目,它就是為滿足中國環(huán)流三號(hào)特定需求而建造的我國首臺(tái)大型立式脈沖發(fā)電機(jī)組,被譽(yù)為人造太陽的新型“充電寶”。

“人造太陽”是什么? 揭開它的神秘面紗

  鄭雪告訴記者,人造太陽屬于脈沖式運(yùn)行,如果直接從電網(wǎng)取電,會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊。為此,科學(xué)家們建造了立式脈沖發(fā)電機(jī)組,提前把電網(wǎng)的電能儲(chǔ)存在發(fā)電機(jī)組,當(dāng)人造太陽需要時(shí)再向其輸送電能,保證其正常運(yùn)行。

  中國環(huán)流二號(hào)、中國環(huán)流三號(hào)、脈沖發(fā)電機(jī)組……這些國家大科學(xué)裝置及其輔助設(shè)施,凝聚了新老聚變科學(xué)家們的心血,蘊(yùn)含著許多探索前沿聚變能源的故事。

  如今,西物院的可控核聚變研究在一次次試驗(yàn)、一組組數(shù)據(jù)、一個(gè)個(gè)部件中有序推進(jìn)。科學(xué)家們相信,總有一天可以用核聚變能點(diǎn)亮萬家燈火?!暗侥莻€(gè)時(shí)候,天上飛的、地上跑的都可以使用核聚變能源?!编嵮┱f。(記者劉文文)

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