人造太陽(yáng)

王令朝

失去太陽(yáng)世界將會(huì)怎樣?這并非是危言聳聽(tīng),據(jù)專家們稱,再過(guò)100多年太陽(yáng)賦予人類的諸如石油?煤炭等能源將消耗殆盡?科學(xué)家們已經(jīng)踏上了“人造太陽(yáng)”艱難而又偉大的征程,將點(diǎn)燃人類希望之光?

讓海水變成汽油

科學(xué)家告訴我們,所謂“人造太陽(yáng)”實(shí)際上是一種被人們稱之為“托卡馬克”的用來(lái)核聚變的裝置,“托卡馬克”是“磁線圈圓環(huán)室”的俄文縮寫,所以,它是一個(gè)由依靠電磁線圈產(chǎn)生封閉磁場(chǎng)的“容器”,電磁線圈像一個(gè)中空的環(huán)形面包圈,又被人們叫做環(huán)流室?其工作原理是當(dāng)“容器”里放入少量氫的同位素氘或氚時(shí),強(qiáng)大電流通過(guò)線圈形成的強(qiáng)大磁場(chǎng)使其產(chǎn)生的等離子體做高速螺旋式運(yùn)動(dòng),當(dāng)?shù)入x子體的密度和溫度達(dá)到一定極限時(shí)便會(huì)發(fā)生核聚變反應(yīng),從而釋放出人們可以利用的巨大能量?據(jù)科學(xué)測(cè)定,“人造太陽(yáng)”可以將從1升海水里提取的氘或氚釋放出相當(dāng)于300升汽油所能產(chǎn)生的能量?

其實(shí),自從人類揭開(kāi)太陽(yáng)燃燒的秘密以來(lái),各國(guó)科學(xué)家就一直在追求“人造太陽(yáng)”的夢(mèng)想?如果發(fā)明一種能夠承受上億攝氏度高溫并能控制氘或氚聚變和穩(wěn)定持續(xù)輸出能量的裝置,那就等于發(fā)明一個(gè)“人造太陽(yáng)”?這是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)太陽(yáng)發(fā)出的能量來(lái)自于組成太陽(yáng)的無(wú)數(shù)的氫原子核,它們?cè)谔?yáng)中心超高溫和超高壓的條件下相互作用發(fā)生核聚變,從而釋放出巨大的光和熱?那么,人們能不能模擬太陽(yáng)也讓氫原子核在人們的控制下讓發(fā)生核聚變得到所需的能量呢?答案是肯定的,這也是人們把“托卡馬克”稱之為“人造太陽(yáng)”的原意?

當(dāng)然,研制“人造太陽(yáng)”并非一件容易的事?譬如,強(qiáng)大電流通過(guò)線圈會(huì)使其溫度升高而無(wú)法正常工作,科學(xué)家就將超導(dǎo)技術(shù)引入其中?又如,核聚變時(shí)的溫度高達(dá)上億攝氏度,使用哪種材料制成的容器才能不會(huì)損壞,還得要靠科技人員無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和研究?再如,由于太陽(yáng)引力巨大,氫原子核聚變能夠自然地發(fā)生,而在地球上要做到持續(xù)核聚變卻異常困難,目前人們還只能做到讓“人造太陽(yáng)”連續(xù)工作300多秒的水平……可以說(shuō),為了研制“人造太陽(yáng)”,科學(xué)家竭盡全力把“十八般武藝”都用上了?

讓地球變得更藍(lán)

原子彈?氫彈令人感到懼怕,即使是和平利用核能的核電站也因原材料鈾235儲(chǔ)量稀少以及它會(huì)產(chǎn)生影響環(huán)境的核廢料,因而并非是人類能源的最佳選擇?

“人造太陽(yáng)”所需的原材料氫元素是整個(gè)宇宙中最豐富的物質(zhì),僅全球海水中的氫元素就能供應(yīng)“人造太陽(yáng)”使用上百億年,真可謂取之不盡?用之不竭?更令人鼓舞的是,“人造太陽(yáng)”的核聚變與原子彈?氫彈?核電站的核裂變完全不同,它不會(huì)產(chǎn)生像核電站那種對(duì)人類環(huán)境造成污染的具有強(qiáng)輻射性的核廢料?“人造太陽(yáng)”所產(chǎn)生的核廢料大部分不具有危害人類的輻射性,即便有少量輻射性核廢料也會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)喪失殆盡,人們完全可以不必為處理核廢料而操心?

另外,正因?yàn)椤叭嗽焯?yáng)”核聚變的原材料自身不具有輻射性,且核聚變是一個(gè)短暫的過(guò)程,加上等離子體被強(qiáng)大磁場(chǎng)緊緊約束在環(huán)形的面包圈里,因此,人們無(wú)須擔(dān)心會(huì)發(fā)生像核電站那樣令人不安的核泄漏,即使是“人造太陽(yáng)”一旦發(fā)生設(shè)備故障也不會(huì)發(fā)生諸如爆炸等危險(xiǎn)情景?

中國(guó)造近在咫尺

近50年來(lái),世界上30多個(gè)國(guó)家已經(jīng)建成上百個(gè)“托卡馬克”裝置,它們能維持穩(wěn)定工作的時(shí)間通常僅以毫秒計(jì)算,最長(zhǎng)的也只有5分鐘左右,距離實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路要走?

據(jù)悉,一種由中國(guó)科學(xué)院自主研制的“托卡馬克”裝置,已于2006年5月20日正式對(duì)外開(kāi)放供人們參觀,2006年9月28日這個(gè)中國(guó)造的“人造太陽(yáng)”在合肥實(shí)驗(yàn)室正式放電成功,獲得3秒鐘?200千安電流,預(yù)期在2006年年底正式進(jìn)入試用階段?有關(guān)專家稱,這臺(tái)全名叫做EAST非圓截面全超導(dǎo)“托卡馬克”的裝置是目前世界上最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)“人造太陽(yáng)”,這標(biāo)志著我國(guó)已站在“人造太陽(yáng)”的世界之顛,極有可能成為世界上第一個(gè)擁有“人造太陽(yáng)”的國(guó)家?

由中國(guó)?美國(guó)?歐盟?日本?俄羅斯等國(guó)參加的ITER計(jì)劃,將投資40億歐元建造一個(gè)功率為500兆瓦?連續(xù)工作時(shí)間高達(dá)400秒的更為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)型“人造太陽(yáng)”,這個(gè)預(yù)計(jì)在2025年建成并投入運(yùn)行的裝置將為今后工業(yè)化應(yīng)用探明道路?科學(xué)家相信,再過(guò)30~50年“人造太陽(yáng)”將在大地升起,“照進(jìn)”成千上萬(wàn)普通百姓人家?