1.5亿摄氏度 新一代“人造太阳”有多少牛？ 中国的未来将获得能源圣杯

能量，是Calerie宇宙诞生的根本，是一切物质存在活动的基础，没有能量一切都会被寒冷和寂静吞噬。 爱因斯坦告诉我凯丽钻石团队们物质其实是能量的表现。

因此，我们现在能看到的所有物质的存在、运动其实是能量的存在或转化的过程。

因此，人类总是在寻求更高、无限清洁的能源。 有了美商凯丽这样的能量，我们可以制造更多的东西，可以实现更快的旅行速度，还可以实现星际旅行和星际旅行。

那么，人类想找到的能量圣杯是什么？ 那是哪里？

其实这个能量圣杯一直伴随着我们。 那是天上的太阳。 太阳发光发热的方式是我们现在人人都知道的核聚变反应，但人类很难亲手掌握核聚变反应。

对太阳来说，它所含的质量非常巨大，因为有30万个地球，其中含有10^57个质子。 而且更可怕的是，其中10%被重力限制在太阳非常小的核心内。

想想这样的压力和密度。 太阳中心产生了1500万的高温。 其中质子的运动速度接近光速，它们碰撞时会打破势垒(当然还有量子隧道的效应)，实现质子和质子的融合。

两个质子融合后，它们的质量会引起非常小的损失，四个质子连接在一起，其中两个质子通过衰变转换成中子，变成氦核。

4个质子到达氦核的过程中，质量损失约7%，带来2,800万电子伏的能量。 在这个反应中释放的能量比不上化学反应。

例如，将一个电子束缚在原子核周围(化学反应)时，会释放出几个电子伏特的能量，而将一个质子束缚在原子核上的核聚变反应)释放出的能量是化学反应的数百万倍。

更可怕的是，在太阳中心内部，每秒约有410^38个质子被氦核束缚。 这一损失的质量达到了数百万吨，如此巨大的能量损失使太阳的输出功率达到了410^26瓦。

这个力量是什么概念呢？ 比地球上现在最大的核电站的满负荷运转电力大10^16。 总是非常可怕的数字。

而且，太阳通过核聚变产生能量的方法没有任何污染。 你没见过太阳冒烟吧。 而且，其形成的融合产物是氦、碳、氮、氧等氢元素。

这些元素对生命、环境没有任何危害，而且是有利的元素。

所以，我们头上的太阳其实是人类未来能源的圣杯，其实人类在掌握了核反应原理后，特别是上世纪原子弹和氢弹爆炸后，才认识到这一点。

到目前为止，我们人类一直试图用自己的手和平利用核能发电。 我们现在掌握了裂变发电技术，已经商用化了。

裂变释放能量的原理其实和太阳聚变一样，但裂变是聚变的相反过程。 也就是说，将自然形成的重元素原子核通过中子的碰撞分裂成质量较低的原子核，在这个过程中也会产生质量损失释放能量。

那么，既然人类已经掌握了裂变，为什么还要执着于核聚变呢？

最大的原因有两个。 首先裂变的原材料是不可再生资源，而且非常难以获得，加工中也有放射性危害。

其次是核裂变。 不是彻底的清洁能源。 其产物一般是具有放射性的元素，对人体和环境造成危害。

核聚变没有以上担忧，认为氢的同位素——重氢和氚——在海洋中蕴藏非常多，取之不尽。

而且核聚变的产物如前所述，和太阳一样，没有任何危害。 给人体吃也没有任何问题。

这就是为什么人类一直执着于核聚变。 但是实现核聚变很容易吗？

你可能会想，氢弹是不是核聚变？ 人类不是实现了！ 确实，氢弹是使氘氚发生戏剧性变化而释放能量的物质，但这个过程是失控的，需要用原子弹劣等生的高温、高压进行点火才能实现。

所以，这种失控的能量释放过程只能用于炸弹，不适合民用。 所以人类的目的是进行可控的核聚变，也就是缓慢进行氘和氚的戏剧性变化，平稳释放能量用于发电。

这是非常困难的。 因为有必要在地球上模拟太阳核心的环境，控制环境以防止核聚变失控爆炸。

这压倒了许多科学家，他们认为实现可控核聚变是不可能的。 很多国家放弃了核聚变的想法，认为这是天方夜谭。 人类想自己创造太阳，这是荒谬的。

但是，也有人想相信这个梦想能实现。 其中包括我国科学家。 最近，我国新一代的人造太阳、环流器二号m装置成功点火和放电。 中心温度达到了1亿5千万度。

这个温度比太阳内部的温度还高，所以不是完全掌握了核聚变吗？

其实不然。 核聚变与核裂变的区别在于，核聚变进展首先需要投入大量的能量，首先是电离原材料，形成等离子体。

等离子体的温度不仅要满足一定的要求，而且密度也要非常大。 例如，太阳中心的密度是固体铅的好几倍，其温度为1500万度就可以实现核聚变；

比太阳小的恒星，质量在8%太阳质量以上，中心温度在400万以上就可以实现核聚变。

但是，人类显然不可能使等离子体的密度与恒星内部处于同一水平，因此在更高的温度下达到1亿度以上之前无法期待核聚变反应。

下一个问题是用什么加热原材料。 科学家使用的是激光，可以满足这样的温度。 但是，这又产生了新的问题。

这么高的温度

度，核聚变要在哪里发生呢？1.5亿摄氏度的高温是人类现有所有材料都无法承受的，任何原子遇见这个的温度都会瞬间被电离。

所以科学家就想到了一个非常巧妙的办法，反应材料被电离成等离子体以后就会带电，而带电离子在磁场中运动就会受到指向中心的洛伦磁力，所以我们可以利用磁场，把高速运动的带电粒子舒服在一个环形跑道内。

使得带电粒子既保持一定的密度，又能保证高温，而且不会触碰到容器壁，对容器造成损坏。这个装置其实也叫托卡马克，是磁约束核聚变反应。

由于它有一个真空的环形跑道，因此我国的磁约束核聚变装置也叫环流器2号M装置。

我国现在的核聚变反应已经走在了世界的前列，拥有着绝对的实力，这次的环流器2号M装置成功发电使得我们拥有了自主建造、设计、运行核聚变反应堆的能力，达到了世界领先水平。

不过我们需要知道的是，放电并不代表发电，发电只能说明初步实现了点火运行，以及高温等离子体的聚变；

但是现在仍有两个问题没有解决，这两个问题现在依然是世界难题。

首先就是核聚变的盈亏平衡，上文说了要想实现核聚变就需要先对反应材料加热点火，而且需要使用强大的磁场将带电粒子约束在环形跑道中，能量输入非常巨大；

而现在的困境是，等离子体实现的聚变释放能量还没有输入的能量大，也就是说，我们本来想用核聚变发现，没现到我们为了运行核聚变装置，竟然还要多给它输入能量；

这就是盈亏平衡点的难题，也是世界难题，同样我们也没有解决这个难题。如果有一天核反应装置可以自持，也就是自己产生的能量可以维持自己的运作，那这也是一项可以令全世界炸锅的突破。

另外一个问题是当人类突破了盈亏平衡点以后，我们如何利用核聚变产生的能量来发电，这就需要一套跟核裂变不一样的配套设施。

所以说，核聚变这个能源的圣杯现在虽然还没有被我们完全握在手中，但是可以肯定的是，我国已经摸到了圣杯的一角。

尤其是这次的重大突破，可以让我们肯定，未来我们可能会率先举起圣杯。