原子核 我國再創(chuàng)世界紀錄，1.2億攝氏度為什么燒不壞“人造太陽”
能源是支撐人類社會發(fā)展的主要力量，而獲得取之不盡、用之不竭的能源是人類永恒的追求。5月28日，中國科學院合肥物質科學研究院的“人造太陽”設備EAST成功在1.2億攝氏度下運行了101秒、在1.6億攝氏度下成功運行了20秒，刷新了我國此前創(chuàng)造的世界紀錄，標志著我國的可控核聚變技術遠遠將世界甩在了身后。
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什么是人造太陽呢？顧名思義，人造太陽就是我們人類模仿太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變原理，在地球上生產(chǎn)一個同樣發(fā)光發(fā)熱的設備，從而解決人類能源的需求。
天上本來就有一個太陽，為什么我們還要在地球上再人造一個太陽呢？我們現(xiàn)在常用的能源，例如煤炭、石油等等化石燃料，儲量有限，按照人類現(xiàn)在的利用速度，100年內就可能耗盡。同時，煤炭石油燃燒會發(fā)出大量的二氧化碳，從而導致全球氣候變暖。所以從長遠來看，我們需要一種儲量大、綠色清潔的能源。太陽能是這樣一種能源，它幾乎取之不盡、用之不竭，又綠色清潔。但太陽能的主要問題在于，太陽光從太陽射到地球時，能量會慢慢減弱，最后地球能接收到的能量已經(jīng)很少了。太陽能的利用還受白天黑夜的影響，在晚上就不能使用太陽能。所以人們才希望將太陽“搬”到地球上，直接使用。
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人造太陽本質上是一種核能利用技術，利用的是原子核發(fā)生變化從而放出能量。原子核放出能量的方式主要有兩種，一種是核裂變，也就是一個原子分裂成了兩個原子（一變二），原子彈就是依據(jù)這個原理爆炸的；還有一種是核聚變，也就是兩個原子聚合成一個原子（二變一），氫彈就是根據(jù)核聚變的原理爆炸，當然，太陽發(fā)光發(fā)熱也是利用的核聚變。
盡管人類能夠生產(chǎn)原子彈和氫彈，并放出巨大的能量，但是它們的能量釋放得太快，人類難以控制和利用。如果要利用核能，我們就必須控制它們的能量釋放。對于核裂變而言，也就是一變二的方式，我們已經(jīng)可以很好地控制，現(xiàn)在我們建造的核電站就是利用的核裂變原理；而對于二變一的核聚變，人類還很難實現(xiàn)可控地放出能量。
既然有了一變二的核裂變，為什么還要二變一的核聚變呢？首先核聚變所放出的能量遠高于核裂變，所以氫彈比原子彈厲害；其次，核裂變的原料鈾-235在地球的儲量非常少，而核聚變的原料氘氚在海水中儲量非常大，1升海水包含的核聚變原料相當于300升汽油；最后核裂變產(chǎn)生的核廢料放射性極強，而核聚變的危害則要小很多。如果能成功實現(xiàn)可控核聚變，未來人類幾千年發(fā)展所需要的能源就不用愁了。
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可控核聚變的最大難點在于核聚變需要在極高的溫度和壓力下才能發(fā)生，這個溫度可達上億攝氏度。而人類目前最耐熱的材料也就只能耐受幾千度的溫度，對于上億度的高溫，我們不能用任何材料盛放發(fā)生正在發(fā)生核聚變的核原料。那我們該怎么辦呢？科學家采用的方式是將核原料懸空，不接觸任何材料。具體來說，原子核是帶電的粒子，它在磁場下的運動會受到磁場限制。所以只要在發(fā)生核反應的原料周圍加上合適的磁場，核原料就只能乖乖地懸空反應了。
不過原理雖然簡單，但真正實施起來，里面的技術難度還非常大，現(xiàn)在人造太陽距離真正的應用還有很長一段路要走。這一次我國人造太陽創(chuàng)造了新的世界紀錄，無疑將人造太陽技術向前推進了一大步。
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