什么是核聚变?中国人造太阳领先世界,无限能源或将成为现实?


太阳已经燃烧了数亿年的时间,期间释放的能量孕育了地球上的万事万物。
太阳之所以能对外释放出大量的能量,这其实主要得益于其内部一直在进行着的核聚变反应,从诞生的那一刻起,太阳内部的核聚变反应就已经开始,一直到今天为止,从未停歇……

也正是基于此,很多人都不禁感慨,倘若我们能够拥有像太阳这样的,趋于无限的能源获取途径,我们也就不必再担心能源危机的问题了。
而在这里,大川要告诉你的是,事实上科学家们已经开始着手研究此事。

并且“人造太阳”的研究项目,全球多国也已经付诸实践,虽然技术还并不成熟,但却让我们看到了希望。这究竟是怎么回事呢?
什么是核聚变反应?
要想弄清楚什么是人造太阳,我们必须先来了解下什么是核聚变反应。
简单来说,核聚变反应实际上跟核裂变反应一样,同属于核反应。但二者的不同之处则在于,核聚变反应是通过让两个质量较轻的原子,聚变形成新的较重的原子的过程。而核裂变反应则是让一个重原子,裂变成两个新的较轻的原子的过程。

核聚变反应
值得一提的是,看似这两种反应只是过程相反的两种反应,但是这两种反应的过程中,无论是反应所产生的能量,还是反应所产生的衍生物都有很大区别。
在同等质量核反应燃料的条件下,核聚变反应所产生的能量,至少要比核裂变反应所产生的能量高出数倍。并且,核聚变反应的整个过程中还不会产生辐射。

可以说核聚变反应是绝对纯净且高效的能源获取方式。
核聚变的优势
一开始大川也提到了,太阳之所以能够在这数亿年的时间里,源源不断地产生能量,维持我们地球上所有生命的生存所需,归根结底就在于其内部持续不断的核聚变反应。

太阳是自宇宙大爆炸起,由一团质量非常大的氢气云团,经过长期的反应最终形成的。太阳内部能够持续进行核聚变反应,也正是归功于其所蕴含的大量氢元素。
从化学的角度来讲,氢元素是存在三种同位素的,分别是氕、氘以及氚,它们拥有相同的质子数(1个质子),唯一的区别则在于中子数的不同,氕没有中子,氘有1个中子,氚有2个中子。

因为特殊的原子结构,也让氘和氚具备了核聚变反应的能力。
核聚变反应的过程中,1个氘原子和1个氚原子会结合到一起,形成全新的氦原子,而在这个过程中伴随着一个中子的“释出”,会释放出巨大的能量,有科学家通过计算得出了这个能量数值,约为17800000eV。

要知道的是,在碳原子的燃烧反应中,1个碳原子与1个氧气分子结合,整个过程中才仅仅会释放出4eV的能量。
人造太阳
在今年年初的时候,我国的“人造太阳”创下了一项新的世界纪录,运行时间达到了1056秒,远超此前西方国家创造的400秒左右的纪录。并且值得一提的是,我国的人造太阳在运行过程中,温度最高一度能够达到1.6亿摄氏度,放眼整个宇宙,还没有什么物质能够扛得住如此的高温。

中国人造太阳
说到底,这实际上也同样得益于核聚变反应的应用,而人造太阳说白了其实就是一个可控核聚变反应装置。
可能有人会问,既然宇宙中都没有什么物质能扛得住人造太阳制造的高温,那这个装置又是怎样保证在高温中不被“熔化”的呢?

保证人造太阳自身不被熔化的根本,在于它的核心——托卡马克装置。
你可以简单理解为,这个装置里的超导磁铁产生磁场,将燃料束缚在了磁场中心,以达到了燃料与装置本身分隔的目的,这样一来即便内部燃料燃烧到了上亿摄氏度的高温,也不必担心整个装置会被烧毁。

托卡马克装置的应用,的确解决了核聚变反应中的一大难题,但是要想真正让核聚变反应变得可控,还是非常困难的。
目前我国虽然创下了1056秒的运行纪录,但要想达到利用其发电,产生可靠能量的目的,我们至少要将这个纪录翻3倍才能实现。而要想真正掌握可控核聚变反应,这个运行时间还需要继续延长。这对我们来说,绝对不是什么简单的事情……
写在最后
当然,倘若我们真正掌握了可控核聚变反应,其所带来的效益也是绝对不容小觑的。

毫不夸张地来说,我们一旦掌握了可控核聚变反应,无限能源供给或将成为可能。
现在我们面临的能源枯竭问题,在那时候一定会得到完美解决,能源对我们来说,将不再是问题。甚至说不定,我们可能也将因此步入下一阶段的人类文明……
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