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能源终极梦想:中国科学家“种太阳”

天文物理  · 公众号  · 物理  · 2017-10-10 23:51

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什么是 人造太阳 ?托卡马克又是什么?

李建刚院士做了这样一个类比:电影《钢铁侠》里,钢铁侠胸前可发巨大光束的离子发射器其实就是一个人造太阳。

由于仿造原理是 太阳内部的热核聚变反应 ,所以称之为“人造太阳”。当把装置内的气体加热到上亿度之后,它会发生巨变进而产生巨大的能量。而这种受控的核聚变装置叫托卡马克(Tokamak),名字来源于环形(Toroidal)、真空室(Kamera)、磁(Magnet)、线圈(Kotushka)。

可大规模生产的无限量清洁能源


人造太阳有上亿度的温度,若要把它装进普通的容器里,在顷刻之间就能烟消云散。于是科学家想到一个办法—— 用磁的方法将这团上亿度的等离子体火球悬浮起来,在不与容器周边的材料接触的条件下,进行加热、控制,进而成为“太阳”。

然而,现实操作却异常复杂。

首先,悬浮起这团等离子体的火球不是普通的磁场,而是 比地球南北极的磁场还要高两万倍以上 的一个巨大磁场。

有了磁场还不够,还要考虑悬浮所需的燃料。好在,这种燃料并不难获得。李建刚院士指出,这种燃料是氢的同位素—— 氘和氚 ,它们在海水里含量大,资源无限丰富。而且聚变之后的产物就是能源中子和氦气,完全不含其他高放的废料。从这个角度来说,人造太阳作为资源来说是无限的而且绝对清洁,是可以大规模生产的。


关于 聚变电站 的原理,李院士说,首先得有一个类似笼子的磁体外壳(磁笼子),把它形成一个等离子体,用超高温物体使它加热到上亿度,从而能产生氦和中子。中子跑到包层材料中使它加热,加热之后通过水使它转换成蒸汽,通过蒸汽发电。

中国的聚变之路







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