前言?

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

人類(lèi)科技不斷地在發(fā)展進(jìn)步，但同時(shí)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(wú)休止消耗掉的能源當(dāng)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(diǎn)，少一點(diǎn)。那如何解決日后能源缺乏的問(wèn)題，成了一個(gè)擺在全世界面前的難題。

煤層

在這種未雨綢繆的意識(shí)之下，全世界的科學(xué)家，都在積極尋求一種新的清潔能源，來(lái)保證未來(lái)不會(huì)出現(xiàn)能源匱乏的問(wèn)題。像現(xiàn)在被我們使用的太陽(yáng)能，就被廣泛運(yùn)用到生活當(dāng)中來(lái)。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(kāi)展的“ITER”計(jì)劃！

“ITER”計(jì)劃?

“ITER”計(jì)劃也被叫做“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”和“人造”太陽(yáng)計(jì)劃，研究進(jìn)程花費(fèi)了十年。2006年5月，我國(guó)ITER（國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃）談判聯(lián)合小組代表我國(guó)政府與歐盟、日本、韓國(guó)、印度、俄羅斯以及外國(guó)等國(guó)家共同簽訂了ITER計(jì)劃協(xié)定。這是一項(xiàng)目目前囊括了30多個(gè)，人口數(shù)量多和擁有核科技的國(guó)家在內(nèi)。

“ITER”計(jì)劃合作簽署現(xiàn)場(chǎng)

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

在建的“ITER”計(jì)劃

“ITER”的實(shí)施結(jié)果對(duì)人類(lèi)能否快速的使用核聚變來(lái)解決人類(lèi)的能源問(wèn)題起到?jīng)Q定性因素。她的出現(xiàn)，不僅是對(duì)全球現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)，更是為了人類(lèi)未來(lái)的生存，所必須要攻克的難題。

人造太陽(yáng)?

千萬(wàn)不要說(shuō)“人造”太陽(yáng)就是人類(lèi)研究并且創(chuàng)造的第二個(gè)太陽(yáng)，這完全是無(wú)稽之談。“人造”太陽(yáng)其實(shí)只是一個(gè)核聚變反應(yīng)堆。這是在1932年由澳洲科學(xué)家馬克.歐立峰（MarkOliphant）所發(fā)現(xiàn)的。其原理也就是模仿太陽(yáng)所產(chǎn)生的能量的方式，來(lái)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(wú)污染物質(zhì)，以及無(wú)輻射等好處，這也將是人類(lèi)未來(lái)能源的主導(dǎo)。

核聚變?cè)?/p>

“核聚變”又稱(chēng)核融合、融合反應(yīng)等。“核”主要指的是“氘”，這也是一種和“原子彈”爆炸（核裂變）剛好相反的一種核反應(yīng)形式。

在一定條件下，核外電子擺脫原子核束縛，讓兩個(gè)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(shí)，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(wú)疑，那我們將會(huì)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(shí)有很多，每一萬(wàn)個(gè)氫原子當(dāng)中就會(huì)有一個(gè)是氘原子，而每升海水當(dāng)中的“氘聚變”其放出的能量相當(dāng)于300升汽油的燃燒，最重要的就是，她還不會(huì)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(duì)未來(lái)能源的重要性了吧。

氘氚聚變

網(wǎng)上有人說(shuō)“核聚變”將會(huì)成為人類(lèi)的終極能源。確實(shí)，隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，我們對(duì)能源的需求越來(lái)越大，傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人類(lèi)的需求了。可控核聚變，那就是能解決人類(lèi)未來(lái)能源危機(jī)的終極手段。而“人造”太陽(yáng)是打開(kāi)人類(lèi)未來(lái)能源的一把鑰匙。

在“哈薩克斯坦阿斯塔納世博會(huì)”上，我國(guó)館的主題就是“未來(lái)能源，綠色絲路”，而擺放在邊上的“人造”太陽(yáng)就是整個(gè)世博會(huì)的焦點(diǎn)。

托卡馬克裝置?

“人造”太陽(yáng)是怎么和“大磁鐵”產(chǎn)生關(guān)系的呢？首先在了解這個(gè)過(guò)程之前，我們要先正確地認(rèn)識(shí)“人造”太陽(yáng)，之前有說(shuō)過(guò)她其實(shí)就是一個(gè)巨大的核聚變反應(yīng)堆，既然是核聚變那就離不開(kāi)原子層。

“人造太陽(yáng)”內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

其實(shí)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(huì)伴隨著巨大的能量釋放。”就比如我們國(guó)家所自主研發(fā)的氫彈，她就是根據(jù)核聚變反應(yīng)所制成的，不過(guò)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(yáng)就是把這種不可控制的變成可控制的能量。

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

帶電粒子在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力，那么在恒定磁場(chǎng)當(dāng)中洛倫茲力會(huì)使運(yùn)動(dòng)的帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，而且通過(guò)變化磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生封閉電場(chǎng)。于是就采用磁場(chǎng)所產(chǎn)生的力，也叫作“約束力”。這也就是“人造”太陽(yáng)當(dāng)中的“托卡馬克裝置”。也就是包裹整個(gè)反應(yīng)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(lái)的。這是一種環(huán)形容器裝置，重量可達(dá)400噸。她是通過(guò)約束電磁波驅(qū)趕，來(lái)創(chuàng)造出發(fā)生核聚變反應(yīng)的場(chǎng)所，最終目的就是為了達(dá)到人類(lèi)對(duì)聚變反應(yīng)的控制。

后來(lái)這種裝置被運(yùn)用到核聚變實(shí)驗(yàn)中，取得了很大的成果。科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用這種裝置，只要有足夠強(qiáng)大的磁場(chǎng)，那我們就能無(wú)限地注入能量，這些粒子受到磁場(chǎng)的影響，根本沒(méi)有辦法和裝置的內(nèi)壁接觸，從而導(dǎo)致熱傳遞無(wú)效。

磁場(chǎng)不可視卻無(wú)處不在

即使是有些“不聽(tīng)話(huà)”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(yáng)使用的材料是自主研發(fā)的鎢銅合金材料，而她的熱負(fù)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(wèn)題，如果在“人造”太陽(yáng)運(yùn)行過(guò)程中，磁場(chǎng)的約束力突然失效了會(huì)發(fā)生什么？其實(shí)也不會(huì)發(fā)生失控爆炸這樣的后果。因?yàn)楫?dāng)磁場(chǎng)失效過(guò)后，離子迅速擴(kuò)散，溫度會(huì)快速冷卻，聚變反應(yīng)會(huì)立馬停止。

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

核反應(yīng)堆裝置圖

不過(guò)她還有著一個(gè)非常嚴(yán)重的缺點(diǎn)，她的變壓器目前還不能驅(qū)趕商業(yè)聚變反應(yīng)堆所產(chǎn)生的電流。因?yàn)檫@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(huì)中斷整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，并且產(chǎn)生巨大的磁力……這樣的后果是難以預(yù)測(cè)的。

產(chǎn)生多大的磁力?？

在經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外科學(xué)家10余年的科研，最終“人造”太陽(yáng)項(xiàng)目在法國(guó)完成組裝。也就是負(fù)責(zé)包裹整個(gè)反應(yīng)容器，這個(gè)世界上最大的磁鐵。經(jīng)過(guò)測(cè)量這個(gè)環(huán)形容器能產(chǎn)生的磁力是13特斯拉。可能很多人對(duì)這個(gè)單位沒(méi)有概念，1特斯拉_10000高斯，要知道，我們地球的磁場(chǎng)僅僅才0.3高斯。也就是說(shuō)，這個(gè)裝置產(chǎn)生的磁力是地球磁場(chǎng)的43倍！

地球磁場(chǎng)

航空母艦，大家都了解吧，相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)的大型軍事基地，是被公認(rèn)的“海上霸主”。外國(guó)即將服役的“福特號(hào)”航母，是人類(lèi)目前為止，所建造的世界上最大的航母，而她的滿(mǎn)載排水量已經(jīng)能達(dá)到了驚人的11.2萬(wàn)噸！就這樣的龐然大物，在“托卡馬克”面前，都將會(huì)被輕而易舉地吸走。

福特號(hào)航母

我國(guó)核聚變實(shí)驗(yàn)其實(shí)在很早之前就開(kāi)始有這方面的課題出現(xiàn)了，自從我們通過(guò)某些手段得到了蘇聯(lián)時(shí)期所發(fā)明的超導(dǎo)體“托卡馬克”裝置過(guò)后，就已經(jīng)對(duì)核聚變開(kāi)始研究和探索了。之后在加入了“ITER”計(jì)劃過(guò)后，更是一度達(dá)到世界領(lǐng)先水平。2017年夏季，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超環(huán)穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行，一舉創(chuàng)造了世界的新紀(jì)錄。

我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始建造“我國(guó)環(huán)流器二號(hào)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(dá)到2億度。試想一下，這樣的一個(gè)不能想象的溫度，所需要的磁力又會(huì)是多少呢？

“我國(guó)環(huán)流器二號(hào)M”

結(jié)語(yǔ)??

可控核聚變也就是“人造”太陽(yáng)的出現(xiàn)，徹底燃起了全世界對(duì)未來(lái)新能源的渴望。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要掌握了核聚變技術(shù)，現(xiàn)有的環(huán)境問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題，都會(huì)得到一個(gè)很好的解決。

現(xiàn)在越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始關(guān)注到這個(gè)項(xiàng)目，國(guó)家也一直在培養(yǎng)這方面的人才。雖然我們?cè)趯?shí)現(xiàn)可控核聚變這條路上還需要走很長(zhǎng)一段路。但是現(xiàn)在，我們已經(jīng)踏出人類(lèi)的第一步，我相信，我們會(huì)在不久的將來(lái)徹底解決整個(gè)人類(lèi)的能源問(wèn)題。

可控核聚變將帶領(lǐng)人類(lèi)步入新的臺(tái)階

科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域一直都是我們國(guó)家最重視的一個(gè)方向。一個(gè)國(guó)家的實(shí)力體現(xiàn)，并不僅僅只是依靠經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事實(shí)力來(lái)彰顯的，而科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域她代表著我們?nèi)祟?lèi)生活的現(xiàn)在和未來(lái)！而一個(gè)文明的發(fā)達(dá)，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(lái)就很有可能決定在掌握能源的人手里。而文明，就會(huì)被掌握能源的人所主導(dǎo)。