“人造太陽”計劃

　　看過災難大片《2012》的人們可能還記得，影片里有一個龐大的、多國合作完成的“諾亞方舟”計劃，它承載著人類繼續繁衍生存的希望。目前，國際間進行研究合作，共同建設的“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆，它承載的是人類未來新能源的希望。
　　1985年，處在冷戰時期的美、蘇兩個核超級大國在日內瓦峰會上就提出了一個人類歷史上前所未有的宏大合作計劃——“國際熱核聚變實驗堆計劃”，它被稱作“伊特爾”人造太陽計劃。1988年，該計劃正式啟動。經過20多年的共同努力，在克服一個又一個重大科研難題的基礎上，由中、歐、日、韓、俄、美六方組成的ITER國際組織于2007年10月24日正式成立，后來印度也加入進來。2010年11月，被稱為“人造太陽”的美國國家點火裝置(MF)完成了首次綜合點火實驗：192束激光系統使中心最高溫度達到華氏600萬度，相當于恒星或大行星核心的溫度。雖然據說這次實驗沒有達到預期目標，但科學家依然對NIF的未來充滿信心。
　　“人造太陽”的科學原理
　　我們所說的“人造太陽”就是把美國研制的192條激光束集中在一個像花生米大小的裝有重氫燃料的目標上，然后把這個燃料加熱到一億攝氏度，并且施加足夠的壓力，讓重氫核發生劇變反應，從而模擬出這種跟太陽內部差不多的溫度和壓力，這個聚變不是核裂變，它的好處在于副產品當中沒有放射性的物質，而且它的燃料來源也比較容易獲取。實際“人造太陽”就是模仿太陽上時刻都在發生的核聚變。核聚變就是兩個原子核相聚、碰撞，結合成一個新的原子核的過程。1938年，德國科學家推測太陽能源可能來自它的內部氫核聚變成氦核的熱核反應，這甚至早于核裂變模型的提出。然而，與能夠在室溫下進行的裂變不同，聚變發生需要巨大能量。這是因為當兩個帶正電的氫原子核靠近的時候，根據“同性相斥”的原理，相互間的斥力將阻礙聚變的發生。要克服這種阻礙，只有兩種途徑：強大的引力或上億度的高溫。要想在地球上實現核聚變，只能依靠上億度的高溫。實現可控制的核聚變，就必須約束這些“亂跑”的等離子體。20世紀40年代末，蘇聯科學家提出了“磁約束”概念，即通過強大的磁場形成一個封閉的環繞型磁力線，讓等離子體沿磁力線運行。磁體通電后會產生巨大磁場，將等離子體攬在懷中做高速螺旋運動，就好像鏈球運動員一樣69fe11c28834dc2cc5bf0acc29346c94，雖然球在圍著身體高速旋轉，控制球的繩子卻一直抓在手里。根據這一原理，蘇聯科學家于1954年制造了第一個“環形磁約束容器”裝置——托卡馬克。然而，托卡馬克建堆需要三個要素：“高溫度、高密度和足夠的能量約束時間。”直到上世紀90年代，這些條件才逐漸接近或達到這三個要素，核聚變發電的可行性才得到證實。
　　
　　“人造太陽”有哪些作用
　　
　　太陽是通過內部的核聚變不斷輻射熱量和能量的，面對人類能源危機，人們將希望的目光寄托在可控熱核聚變上。上世紀50年代起，人類開始研究核聚變，于是產生了氫彈。而控制核聚變——讓核聚變產生的能量得到約束，溫柔平和地長期釋放——實現核聚變發電，更成為人類的夢想。上世紀70年代至今，人類已向地球索取了大約5000億桶石油，科學家估算，按照此種開采速度，石油只夠地球人類44年之需，而天然氣也只能持續開采63年……能源危機已成人類未來發展不爭的事實。聚變能具有資源無限、不污染環境、不產生高放射性核廢料等優點，是人類未來能源的主導形式之一，這一過程與太陽產生能量的過程類似，因此受控熱核聚變實驗裝置也被俗稱為“人造太陽”。對于人類和平利用核能，目前我們熟悉的是各國普遍采用的核電站，它是靠核裂變產生的能量發電，而國際熱核聚變實驗堆則是靠核聚變獲取能量，它將更加環保，而且可利用資源無限大，a1d50fb27f56fab505501c73bc47d978還不會產生放射性廢料。如果我們能在地球上形成這種核聚變，實際上就是直接在造太陽，模擬太陽能源的制造機理制造能源。
　　“人造太陽”發展進程
　　目前，世界首個多國合作探索核聚變應用的國際熱核實驗堆(ITER)將進入實質性啟動階段。這個由歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國七方參與的計劃，被布爾卡特視為“一個實現成功控制核聚變夢想的機會”。我國的“人造太陽”EAST僅用8年時間便完成設計、預研、建設和試運行，成為全世界聚變能開發的重要里程碑。它明確地顯示出中國對世界核聚變研究的貢獻，同時展示了中國科學家在物理和工程方面的能力。從2006年9月28日起的第一輪放電，到2007年1月15日起的第二輪放電，我國新一代“人造太陽”——全超導非圓截面核聚變實驗裝置(EAST)，以不爭的業績向世人表明中國人在核聚變實驗領域站到了世界前沿。人造太陽計劃是目前世界上僅次于國際空間站的國際大科學工程計劃，是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步，因此備受各國政府與科技界的高度重視和支持。該計劃涉及到全球60％的人口和80％的GDP，其預算總經費是100億歐元，其中歐盟承擔40％，其余6方各承擔9％。從2008年開始，伊特爾試驗堆工程已經在法國南部城市卡達拉舍進行建設。國際熱核聚變實驗堆項目預期持續30年，10年作為工程建設，20年作為運行。中國在2003年2月宣布作為全權獨立成員加入該計劃，這意味著中國承諾承擔國際熱核聚變實驗堆工程總造價100億歐元的10％，并享受全部知識產權。從1990年開始，中國科學院等離子體物理研究所歷時3年多建成中國第一臺超導托卡馬克裝置——HT——7，使中國成為繼俄、法、日之后第四個擁有同類實驗裝置的國家，實驗中最高電子溫度超過5000萬攝氏度，并獲得可重復的大于300秒的等離子體放電。
　　
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