“捂住”太陽

為了滿足能源需求，科學家正在尋找一個終極辦法：造一顆“人造太陽”，一次性地解決能源供給問題。到時，我們所需能源不必燒煤燒油，單憑人造太陽的照耀就行，環境保護與能源供給的矛盾也將得到妥善解決……

太陽為什么這么明亮且如此刺眼？有人認為：它一直在燃燒，是個炙熱大火球呀！疑問又來了：太陽上面有氧氣嗎？這得多少氧氣才能供太陽狂燒不止啊！

對不起，你的這種疑問直接暴露了你對太陽的誤解。太陽發光發熱，可不是可燃物遇到氧氣燃燒，而是聚變反應的結果。

太陽內部的核心區，密度相當大，壓力相當大，溫度極其高。在高溫高壓的作用下，質量較輕的氫元素被擠壓融合，三三兩兩擠撞到一起，合為一體，形成質量較大的元素氦，從氫到氦，這個變化過程不叫燃燒，而叫聚變反應。聚變反應和燃燒的過程完全不是一回事，只是結果有些相似，都能放出熱量產生溫度。但是，普通燃燒放出熱量所產生的溫度遠遠低于聚變反應所產生的溫度。普通燃燒1000攝氏度算是高溫，太陽內部因聚變反應而產生的高溫達1500萬攝氏度！

太陽內部聚變反應產生的高溫一層層向外散發，到太陽表面還能保持在6000攝氏度左右。6000攝氏度也令我們不敢直視呀，它把太陽表面烤到白熾狀態，掛在天空中，又熱又刺眼的效果就是這么產生的。另外，有些被烤得“受不了”的物質，會被太陽向宇宙空間拋射出去，看起來跟火焰一樣，其實那不是火焰，是日冕物質，這些高溫物質有時會沖到距離太陽表面5萬公里那么遠的地方，看起來讓人覺得太陽的“火焰”真夠大！

太陽不靠燃燒，靠聚變反應，已經在宇宙空間里“火了”大約50億年，現在正值“壯年”，科學家認為它還能繼續“火”50億年。

太陽內部的聚變反應不是非常穩定，當聚變反應增強時，太陽就會變得搗蛋起來：向地球拋射大量的高能帶電粒子，形成太陽風暴，這些粒子會干擾通信和航天器，甚至還會影響人的情緒，所以地球上一旦監測到太陽聚變反應加強的信息，就會發布預警：大家小心，太陽風暴來臨……

太陽對人類來說太重要了。它的能量很充足，從古代起，人們就感受太陽的超能量，產生了太陽崇拜的文化心理。人類最早塑造出的神就是太陽神，太陽神話是神話的核心，眾多神話都由太陽神話派生而出。中國是太陽崇拜文化的發源地之一，有時候你會視保護自己給予自己生命的父母為“太陽”，這就是太陽崇拜文化在潛意識里起的作用。

太陽依靠聚變反應，輸出能量。科學家琢磨：能不能學學太陽產生能量的手法，咱能否在地球上也來次聚變反應呢？

科學家之所以這樣想，是有底氣的：地球上因存在可以進行聚變反應的材料氚和氘，它們就是質量輕的原子，在高溫高壓的擠壓融合下，可以聚變成氦原子，從而釋放出巨大能量。

有材料就能完成聚變反應嗎？有人質疑：地球上雖然能尋找到聚變反應材料，但是從哪里尋找觸發聚變反應的“高溫高壓”環境條件呢？

是啊，如何形成“高溫高壓”的聚變條件，讓氚和氘發生聚變呢？后來，大家忽然發現這根本不是事，這個問題非常好解決，不是有原子彈嘛！

科學家把氚和氘混在一起，裝進“筒筒”里，卷成“氚氘爆竹”，然后用原子彈做“氚氘爆竹”的引信。原子彈爆炸，高溫高壓環境就有了，然后氚、氘在高溫高壓的作用下，就會觸發聚變，釋放出大量能量，核心溫度可達3.5億攝氏度！

用原子彈引爆“氚氘爆竹”，聚變反應弄成功了呀——1952年11月1日，在太平洋的一個小島上，人類成功引爆了第一枚氫彈！

氫彈？前面說的“氚氘爆竹”不是在完成聚變嗎？不錯，科學家就是學著太陽里面的聚變反應手法，造出了氫彈。也可以這么說，氫彈其實就是一個人造太陽，只是這個太陽的壽命達不到100億年的年紀，它只是瞬間爆炸后，就消失了。氫彈釋放能量的原理和太陽發光發熱的原理是一樣的，所以氫彈可以說是“短命太陽”。

氫彈的壽命雖然極短，但它眨眼間憑借聚變反應釋放出的能量極為巨大。比如第一顆氫彈的爆炸能量相當于1040萬噸TNT炸藥的爆炸力，是投向日本廣島那顆原子彈威力的800倍。好家伙，氫彈是大力神、“大殺器”呀，怪不得原子彈只能當它的引信呢！

自然界存在一種現象：同一種物質的原子，會“化裝”，以不同的頭臉示人。我們把同一種物質化裝變樣的原子互稱為同位素。氫這種物質主要有氕、氘、氚三種同位素，其中氕占氫物質總量的大多數。氕雖然很多，但不能作為聚變反應的材料。氘可以做聚變反應材料，約占氫物質總量的七千分之一，其實這可不是一個小數目，光海水里就有45萬億噸氘，所以氘可以從海水里提純而得。氚不能自然存在，但分解鋰化氫可獲得氚。也就是說在地球上獲取氘和氚這兩種聚變反應材料是比較容易的。

原子彈和氫彈都屬于核武器，區別在于反應方式不同。原子彈進行的是“裂變反應”污染大，氫彈用的是“聚變反應”污染小。我國成功研制出原子彈后，也開始研制氫彈。當時西方國家對氫彈技術是保密的，但有些西方雜志會拿出點滴數據進行炫耀，中國科學家從這些數據中搜尋到氫彈的原理和設計大概，然后自力更生，艱苦奮斗，并于1967年6月17日成功試爆了一枚氫彈，引發西方國家驚訝：這么快，中國人是怎么造出氫彈的？！

氫彈其實是軍事對抗的產物，現在大家認識到和平的重要性，對抗的想法淡下來，氫彈技術開始轉向民用了。如果把氫彈技術轉為民用技術，會有什么結果呢？

結果非常有意義：氫彈就是一顆人造太陽，如果不用這個太陽來廝殺，那么它就不是毀滅家園的核武器，轉身會變成清潔能源的供給者。

科學家想著讓氫彈變太陽，給咱們提供光和熱。想法很豐滿，現實很骨感：氫彈是短命太陽，能量是瞬間釋放，瞬間，周圍物質就變成氣體了，這么兇，誰敢要氫彈的能量？

看來，要讓氫彈成為真正的人造太陽，成為光和熱的提供者，必須改變氫彈“點火就爆”的暴躁脾氣，咱得馴服它——讓聚變反應的進程緩慢可控起來，能量慢慢釋放才行啊！endprint

如何把暴躁的氫彈馴服成溫柔的“小綿羊”？許多國家都在做“馴獸師”，都想憑自己的力量把氫彈變成“小綿羊”，可是馴化多年之后，大家發現，讓氫彈變成“小綿羊”的任務太艱巨，單憑一國之力，無論如何也實現不了。

馴服氫彈，單打獨斗不行，那就來國際合作：1988年，國際社會共同啟動了“國際核聚變反應堆”項目（也稱“人造太陽”項目）。該項目計劃用35年的時間，尋找并運行控制聚變反應進程的方法，讓聚變反應可控緩慢進行，給人類提供源源不斷的新能源。中國于2006年加入該項目，開始承擔技術攻關任務。

國際核聚變反應堆在建設過程中遇到一個很大的技術難題：聚變反應核心的高溫高壓，需要用耐高溫高壓的材料壘建一個反應空間，通常可以理解為：需要把太陽給“捂住”才行。但是尋遍世界上所有的材料，沒有一種材料能“捂住”人造太陽的聚變反應高溫，畢竟它的溫度太高，超億度，現有材料在聚變反應堆面前眨眼間就變成了“水汽”，起不到包裹作用。

找不到壘建聚變反應核心的防護材料，把氫彈馴化成“小綿羊”就是空想。誰能制造出能“捂住”太陽的材料，誰就會為國際核聚變反應堆的建設立下頭功！

誰立下了頭功？當然是中國科學家！

聚變反應裝置的芯部，溫度上億攝氏度，中國科學家于2016年末，成功研制出可以包裹聚變反應核心的材料，有了這種耐上億度高溫的材料，“捂住”太陽并馴服它就有了可靠的“牢籠”。目前，中國研制出的這種材料已經獲得國際核聚變反應堆項目組的高熱負荷認證，拿到了生產許可證，可批量生產組裝，將成為可以控制聚變反應進程的金剛不壞之手。聚變反應被控制之后，人造太陽為人類穩定安全地供給能源最終將成為現實。

前面我們說氫彈要用原子彈做“引信”，從而獲得高溫高壓環境觸發聚變反應。那么國際核聚變反應堆是不是也要用原子彈來點火呢？當然不是。國際核聚變反應堆利用新的科研成果，采用激光來觸發聚變反應，算是激光點火。因為激光點火更安全，也沒有核污染。這種點火裝置于2009年花費35億美元建成。點火方式的變化，說明“人造太陽”是邊探索邊實踐的過程。

國際核聚變反應堆項目最初的參與國名單中，美國是位列其中的。可是后來美國政府發現該項目進程緩慢，似乎看不到成功的希望，于是就退出了。退出之后，該項目苦苦堅持，居然一步一個腳印，看到了成功的曙光，于是美國趕緊又回來，重新加入到該項目中。現在國際核聚變反應堆項目定址于法國，正熱火朝天地建設著。參與該項目建設的國家和組織包括歐盟、日本、韓國、俄羅斯、美國、中國、印度等，覆蓋了世界人口的一半。看來，“人造太陽”進萬家的夢想就要實現了。

（編輯 孫世奇）endprint