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，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。“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)部結構圖

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。科學家通過實驗發(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。可能很多人對這個單位沒有概念，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，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。

可控核聚變將帶領人類步入新的臺階

科學技術領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，而科學技術領域她代表著我們?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。