材料 1.2億℃維持101秒！什么材料能耐這么高的溫度？并非你想的那樣
可控核聚變技術(shù)被認(rèn)為是人類未來能源的終極解決方案，各主要大國都有研究機構(gòu)在不遺余力地進行著這方面的研究。5月28日，不少媒體報道稱安裝在中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）進行了新的試驗——第16輪 EAST裝置物理實驗，當(dāng)日凌晨時分控制大廳傳來捷報，本次實驗實現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億℃101秒等離子體運行和1.6億℃20秒等離子體運行，再次創(chuàng)造出了托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀(jì)錄。
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1.2億℃和1.6億℃的高溫是什么概念？可以對照在1.5億公里外給我們地球以光和熱的太陽的溫度，太陽是一個時刻都在進行著核聚變的巨大天體，它表面的溫度大約為5600℃，內(nèi)部的溫度大約為1,500萬℃，可見即便是太陽創(chuàng)造的溫度仍然沒有我國合肥這個全超導(dǎo)托卡馬克的裝置創(chuàng)造的溫度高，1.2億℃是太陽表面溫度的約21,500倍，1.6億℃就是它的28,500倍了，和太陽內(nèi)部的溫度相比，這分別是它的8倍和10.6倍。
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我們都知道一個大氣壓下水到100℃就會沸騰，鋼鐵的熔點是1538℃，沸點是2750℃，鎢的熔點是3410℃，是熔點最高的金屬元素，石墨的熔點為3850℃，是熔點最高的非金屬元素，但目前世界上最耐高溫的材料是鉿鉭合金，即鉿鉭的化合物——五碳化四鉭鉿，化學(xué)式是Ta?HfC?，其在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的熔點為4215℃，但是即便它的熔點如此之高，在面對1.2億攝氏度的高溫條件下，也是瞬間就會被氣化的，因此可能很多朋友都好奇了，既然世界上熔點最高的物質(zhì)才4200多攝氏度，而合肥的全超導(dǎo)托卡馬克裝置已經(jīng)達到了1.2億℃的高溫，那么什么樣的物質(zhì)制造的容器才能盛下這樣的高溫呢？是不是托克馬克裝置一啟動就會把外面的容器燒壞了呢？
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【 材料|1.2億℃維持101秒！什么材料能耐這么高的溫度？并非你想的那樣】
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實際上托克馬克裝置能達到的高溫和它外面的耐火材料的關(guān)系并不是特別大，因為托克馬克裝置是利用磁約束作用來實現(xiàn)可控核聚變的容器，一般都設(shè)計為環(huán)形，而環(huán)形容器中基本是真空狀態(tài)，外面纏繞著線圈，通電之后里面會形成強磁場，可以約束其中的帶電粒子，啟動后將聚變材料輸入其中可以被約束到磁場的中間位置，開始聚變后會達到1億多度的高溫。
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但是由于這些高溫粒子是在磁場中，并沒有接觸容器壁，所以雖然它們有1.6億多攝氏度的高溫，也并不會把容器燒壞。日本的一個類似的實驗室曾經(jīng)創(chuàng)造出過5億℃的高溫，容器也沒有燒壞。當(dāng)然，容器壁能夠承受的溫度也是越高越好，畢竟其中心位置輻射出來的溫度也是相當(dāng)高的。
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2020年12月28日，韓國超導(dǎo)托卡馬克高級研究（KSTAR）曾創(chuàng)造了1億攝氏度維持20秒鐘的新世界紀(jì)錄，如今我國合肥的全超導(dǎo)托卡馬克裝置創(chuàng)造出了1.2億℃100秒的運作能力，這標(biāo)志著向著實用化可控核聚變技術(shù)又前進了一步，一般認(rèn)為1億℃的溫度下維持1000秒鐘即可實現(xiàn)實用化，因此隨著高溫維持時間的延長，可控核聚變技術(shù)的實際應(yīng)用已越來越近。
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參考資料： 《央視新聞》5月28日文章《1.2億攝氏度燃燒101秒！中國人造太陽創(chuàng)億度百秒世界紀(jì)錄》
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