前言?

“地球上的能源總會有被用完的一天”相信很多人都聽過這樣的一句話，這也是現(xiàn)在被全世界所倡導的“低碳生活”的主要原因之一。

人類科技不斷地在發(fā)展進步，但同時我們消耗能源的速度也在不斷加快。更需要值得注意的就是，這些被無休止消耗掉的能源當中，還包括了很大一部分的像煤、石油等不可再生能源，大家都知道，這些不可再生能源就是用一點，少一點。那如何解決日后能源缺乏的問題，成了一個擺在全世界面前的難題。

煤層

在這種未雨綢繆的意識之下，全世界的科學家，都在積極尋求一種新的清潔能源，來保證未來不會出現(xiàn)能源匱乏的問題。像現(xiàn)在被我們使用的太陽能，就被廣泛運用到生活當中來。而今天我們介紹的也是一種新能源工程。那就是在1985年提出，并且在1988年正式開展的“ITER”計劃！

“ITER”計劃?

“ITER”計劃也被叫做“國際熱核聚變實驗堆”和“人造”太陽計劃，研究進程花費了十年。2006年5月，我國ITER（國際熱核聚變實驗堆計劃）談判聯(lián)合小組代表我國政府與歐盟、日本、韓國、印度、俄羅斯以及外國等國家共同簽訂了ITER計劃協(xié)定。這是一項目目前囊括了30多個，人口數(shù)量多和擁有核科技的國家在內(nèi)。

“ITER”計劃合作簽署現(xiàn)場

2018年11月12日，我國科學院等離子體所發(fā)布的消息表明，我們國家在“太陽”項目上取得了空前的成功，不管是熱功率還是等離子體儲存能都已經(jīng)打破了世界紀錄，最主要的是，等離子體的中心溫度，已經(jīng)達到了1億度！這樣的進度，已經(jīng)領(lǐng)先于世界前列，足以讓“人造”太陽產(chǎn)生的“核聚能源” 的使用提前好幾年。

在建的“ITER”計劃

“ITER”的實施結(jié)果對人類能否快速的使用核聚變來解決人類的能源問題起到?jīng)Q定性因素。她的出現(xiàn)，不僅是對全球現(xiàn)有科學技術(shù)的一個挑戰(zhàn)，更是為了人類未來的生存，所必須要攻克的難題。

人造太陽?

千萬不要說“人造”太陽就是人類研究并且創(chuàng)造的第二個太陽，這完全是無稽之談。“人造”太陽其實只是一個核聚變反應堆。這是在1932年由澳洲科學家馬克.歐立峰（MarkOliphant）所發(fā)現(xiàn)的。其原理也就是模仿太陽所產(chǎn)生的能量的方式，來創(chuàng)造新能源。 這種能源與不可再生能源和清潔能源不同，核聚能源具有資源源源不斷，無污染物質(zhì)，以及無輻射等好處，這也將是人類未來能源的主導。

核聚變原理

“核聚變”又稱核融合、融合反應等?！昂恕敝饕傅氖恰半?，這也是一種和“原子彈”爆炸（核裂變）剛好相反的一種核反應形式。

在一定條件下，核外電子擺脫原子核束縛，讓兩個原子核互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生聚合作用，生成重原子核。

輕原子核結(jié)合成重原子核的同時，可以釋放出巨大的能量，在瞬間產(chǎn)生熱能。如果這些能量能被我們控制，無疑，那我們將會有著取之不盡用之不竭的新能源。

“核聚變”所需要的原材料“氘氣”，在地球上其實有很多，每一萬個氫原子當中就會有一個是氘原子，而每升海水當中的“氘聚變”其放出的能量相當于300升汽油的燃燒，最重要的就是，她還不會產(chǎn)生大量的核廢料。因此，核聚變也被看成是宇宙的能源。這樣可以理解，核聚變對未來能源的重要性了吧。

氘氚聚變

網(wǎng)上有人說“核聚變”將會成為人類的終極能源。確實，隨著人類社會的不斷進步，我們對能源的需求越來越大，傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)無法滿足人類的需求了。可控核聚變，那就是能解決人類未來能源危機的終極手段。而“人造”太陽是打開人類未來能源的一把鑰匙。

在“哈薩克斯坦阿斯塔納世博會”上，我國館的主題就是“未來能源，綠色絲路”，而擺放在邊上的“人造”太陽就是整個世博會的焦點。

托卡馬克裝置?

“人造”太陽是怎么和“大磁鐵”產(chǎn)生關(guān)系的呢？首先在了解這個過程之前，我們要先正確地認識“人造”太陽，之前有說過她其實就是一個巨大的核聚變反應堆，既然是核聚變那就離不開原子層。

“人造太陽”內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

其實核聚變就是“在一定條件下，（比如高溫和高壓）發(fā)生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-4，并且會伴隨著巨大的能量釋放。”就比如我們國家所自主研發(fā)的氫彈，她就是根據(jù)核聚變反應所制成的，不過氫彈是一種不可被控制的能量釋放。而我們提到的“人造”太陽就是把這種不可控制的變成可控制的能量。

而這樣一個具有高溫，且極度危險的東西，我們都知道沒有任何的材料能抗得住她上億度高溫的灼熱。可是科學家們是通過什么方式把她隔絕掉的呢?_磁場。

帶電粒子在磁場中會受到洛倫茲力，那么在恒定磁場當中洛倫茲力會使運動的帶電粒子做圓周運動，而且通過變化磁場能夠產(chǎn)生封閉電場。于是就采用磁場所產(chǎn)生的力，也叫作“約束力”。這也就是“人造”太陽當中的“托卡馬克裝置”。也就是包裹整個反應堆的環(huán)形容器。

托卡馬克裝置

“托卡馬克”裝置是1950年，被蘇聯(lián)的阿齊莫維奇等人發(fā)現(xiàn)原理并且成功創(chuàng)造出來的。這是一種環(huán)形容器裝置，重量可達400噸。她是通過約束電磁波驅(qū)趕，來創(chuàng)造出發(fā)生核聚變反應的場所，最終目的就是為了達到人類對聚變反應的控制。

后來這種裝置被運用到核聚變實驗中，取得了很大的成果?？茖W家通過實驗發(fā)現(xiàn)，利用這種裝置，只要有足夠強大的磁場，那我們就能無限地注入能量，這些粒子受到磁場的影響，根本沒有辦法和裝置的內(nèi)壁接觸，從而導致熱傳遞無效。

磁場不可視卻無處不在

即使是有些“不聽話”的高溫等離子體在這樣的約束力下逃逸碰到了裝置器壁上，也有其他的辦法。目前“人造”太陽使用的材料是自主研發(fā)的鎢銅合金材料，而她的熱負荷能力提升到每平方米20兆瓦，能產(chǎn)生的電流是20兆安培。

還有這樣的問題，如果在“人造”太陽運行過程中，磁場的約束力突然失效了會發(fā)生什么？其實也不會發(fā)生失控爆炸這樣的后果。因為當磁場失效過后，離子迅速擴散，溫度會快速冷卻，聚變反應會立馬停止。

與裂變反應堆不同，“人造”太陽當中，只有極少的核燃料，需要自然反應堆不斷添加，才能保持正常運作。而一旦反應堆失控，造成的并不是劇烈反應造成爆炸，而是會立馬停止反應，并且中斷循環(huán)。

核反應堆裝置圖

不過她還有著一個非常嚴重的缺點，她的變壓器目前還不能驅(qū)趕商業(yè)聚變反應堆所產(chǎn)生的電流。因為這樣散發(fā)的等離子電流不是很穩(wěn)定。而一旦出現(xiàn)意外，結(jié)果就是會中斷整個反應過程，并且產(chǎn)生巨大的磁力……這樣的后果是難以預測的。

產(chǎn)生多大的磁力?？

在經(jīng)過國內(nèi)外科學家10余年的科研，最終“人造”太陽項目在法國完成組裝。也就是負責包裹整個反應容器，這個世界上最大的磁鐵。經(jīng)過測量這個環(huán)形容器能產(chǎn)生的磁力是13特斯拉?？赡芎芏嗳藢@個單位沒有概念，1特斯拉_10000高斯，要知道，我們地球的磁場僅僅才0.3高斯。也就是說，這個裝置產(chǎn)生的磁力是地球磁場的43倍！

地球磁場

航空母艦，大家都了解吧，相當于一個移動的大型軍事基地，是被公認的“海上霸主”。外國即將服役的“福特號”航母，是人類目前為止，所建造的世界上最大的航母，而她的滿載排水量已經(jīng)能達到了驚人的11.2萬噸！就這樣的龐然大物，在“托卡馬克”面前，都將會被輕而易舉地吸走。

福特號航母

我國核聚變實驗其實在很早之前就開始有這方面的課題出現(xiàn)了，自從我們通過某些手段得到了蘇聯(lián)時期所發(fā)明的超導體“托卡馬克”裝置過后，就已經(jīng)對核聚變開始研究和探索了。之后在加入了“ITER”計劃過后，更是一度達到世界領(lǐng)先水平。2017年夏季，我們已經(jīng)實現(xiàn)了超環(huán)穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行，一舉創(chuàng)造了世界的新紀錄。

我國已經(jīng)開始建造“我國環(huán)流器二號M”了，而她的等離子體電流能力已經(jīng)提高到2.5兆安培以上。等離子體溫度已能達到2億度。試想一下，這樣的一個不能想象的溫度，所需要的磁力又會是多少呢？

“我國環(huán)流器二號M”

結(jié)語??

可控核聚變也就是“人造”太陽的出現(xiàn)，徹底燃起了全世界對未來新能源的渴望。簡單來說，只要掌握了核聚變技術(shù)，現(xiàn)有的環(huán)境問題和生態(tài)問題，都會得到一個很好的解決。

現(xiàn)在越來越多的科研人員開始關(guān)注到這個項目，國家也一直在培養(yǎng)這方面的人才。雖然我們在實現(xiàn)可控核聚變這條路上還需要走很長一段路。但是現(xiàn)在，我們已經(jīng)踏出人類的第一步，我相信，我們會在不久的將來徹底解決整個人類的能源問題。

可控核聚變將帶領(lǐng)人類步入新的臺階

科學技術(shù)領(lǐng)域一直都是我們國家最重視的一個方向。一個國家的實力體現(xiàn)，并不僅僅只是依靠經(jīng)濟實力和軍事實力來彰顯的，而科學技術(shù)領(lǐng)域她代表著我們?nèi)祟惿畹默F(xiàn)在和未來！而一個文明的發(fā)達，更是取決于能源和科技。能源又是科技發(fā)展的前提……

所以，未來就很有可能決定在掌握能源的人手里。而文明，就會被掌握能源的人所主導。