人造太陽(yáng)

小朋友，你聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)古老的中國(guó)神話《夸父追日》的故事嗎？故事中夸父為了捉住太陽(yáng)，讓它聽(tīng)從人類的吩咐為人類造福，踏上了追趕太陽(yáng)的征程。當(dāng)然最終夸父并沒(méi)能追到太陽(yáng)，他的身軀化成一座大山，永遠(yuǎn)矗立在他追趕太陽(yáng)的征途中。

看完這個(gè)故事，你一定在想，這不過(guò)只是個(gè)傳說(shuō)，人類怎么可能駕馭太陽(yáng)呢？是啊，太陽(yáng)是地球萬(wàn)物能量之源，沒(méi)有了太陽(yáng)，人類和地球上的生物就根本無(wú)法生存。那么你知道太陽(yáng)每天為人類提供多少能量？太陽(yáng)的能量又來(lái)源于哪里嗎？

如果有一天，你無(wú)意中聽(tīng)到“人造太陽(yáng)”這個(gè)詞，你會(huì)不會(huì)吃驚，人可以造太陽(yáng)？那么什么是人造太陽(yáng)呢？不是已經(jīng)有了一個(gè)太陽(yáng)，為什么還要再造一個(gè)呢？

什么是人造太陽(yáng)

我們知道，氫彈爆炸時(shí)釋放出巨大的能量，給人類帶來(lái)的是災(zāi)難。而科學(xué)家們卻希望發(fā)明一種裝置，可以有效地控制“氫彈爆炸”的過(guò)程，讓能量持續(xù)穩(wěn)定地輸出。科學(xué)家們把這類裝置比喻為“人造太陽(yáng)”，因?yàn)樗梢韵裉?yáng)一樣提供無(wú)限的、清潔的和安全的能源。

為什么要造人造太陽(yáng)

隨著人類進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代，能源和人類生存的關(guān)系越來(lái)越密切。但是一直以來(lái)，人類依賴的都是煤炭、石油、天然氣等化石能源，而化石能源是不可再生能源。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我們迫切需要新的替代能源。現(xiàn)今，人類發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、生物能等都可作為新的能源，這些能源對(duì)于人類來(lái)說(shuō)都很重要，對(duì)它們的開(kāi)發(fā)應(yīng)高度重視，但它們都有各自的局限性。20世紀(jì)50年代，核能，又稱原子能，登上了能源的歷史舞臺(tái)，它的出現(xiàn)讓人們看到了希望。

原子彈和氫彈都是利用了核能，但它們的能量都是在瞬間釋放出來(lái)的，而要作為能源供人類使用，就必須實(shí)現(xiàn)可控制的核裂變和核聚變產(chǎn)生的能量。

人造太陽(yáng)的原理

在高壓高溫下面，太陽(yáng)從里面到表面都在發(fā)生聚變反應(yīng)，正是因?yàn)檫@些聚變反應(yīng)釋放出大量能量，使太陽(yáng)上億年源源不斷發(fā)出光和熱。但是太陽(yáng)中的聚變反應(yīng)是不可控制的，就像在地球上看到的氫彈爆炸，巨大的能量在一瞬間釋放出來(lái)，只能起到毀滅性的破壞作用。為了讓這種能量為人類所用，我們需要將能量釋放過(guò)程轉(zhuǎn)變成一個(gè)穩(wěn)定、持續(xù)并且可控制的過(guò)程。而我們下面要說(shuō)到的托卡馬克，正是起著這一轉(zhuǎn)化作用的裝置。

用什么容器來(lái)裝人造太陽(yáng)呢

太陽(yáng)的中心溫度有1500萬(wàn)度，表面溫度約6000度。由于壓力巨大，聚變反應(yīng)可以自然地發(fā)生。

然而，在地球上實(shí)現(xiàn)持續(xù)核聚變所需的條件要苛刻得多，只有在上億度的高溫等離子體環(huán)境下，才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)的持續(xù)核聚變反應(yīng)。氫彈爆炸時(shí)，反應(yīng)是在瞬間發(fā)生并完成的，可以用一個(gè)原子彈提供高溫和高壓，引發(fā)核聚變。但是人類需要的是可控的核聚變，采用這種方式會(huì)使得聚變反應(yīng)難以控制。

所以一定很難想象，上億度的高溫，地球上有什么樣的容器能裝下它們，然后讓它們?cè)谄渲芯徛匕l(fā)生核聚變呢？

這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有難倒科學(xué)家。20世紀(jì)50年代初，當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)科學(xué)家提出了“磁約束”的概念，并于1954年建成了第一個(gè)磁約束裝置，這就是托卡馬克(Tokamak)，它是俄語(yǔ)“環(huán)形磁容器”的縮寫。

夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)

半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，從事核聚變研究的科學(xué)家們團(tuán)結(jié)在一起默默無(wú)聞地工作著，核聚變研究也逐步取得了重要的進(jìn)展，人類距離人造太陽(yáng)的夢(mèng)想越來(lái)越近。但是今天看來(lái)，我們?nèi)匀贿€需要30年或50年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)利用核聚變的夢(mèng)想。小朋友，也許在你長(zhǎng)大以后不久，就能親眼見(jiàn)到人造太陽(yáng)夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)呢！

最后，需要特別告訴大家的是，人造太陽(yáng)的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)就在我們安徽省合肥市西郊的科學(xué)島——中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所。

新聞鏈接：

◆2006年9月28日，世界領(lǐng)先的中國(guó)新一代熱核聚變裝置EAST首次成功完成了放電實(shí)驗(yàn)，獲得電流200千安、時(shí)間接近3秒的高溫等離子體放電。

◆2007年1月14日23時(shí)1分至1月15日1時(shí)，我國(guó)人造太陽(yáng)實(shí)驗(yàn)裝置連續(xù)放電4次，單次時(shí)間長(zhǎng)約50毫秒，從而標(biāo)志著第二輪物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始。