[科普中国]-太阳这种能源也能被人造？

随着科技的发展，在几百年的时间里，把人类从骑马驰骋转变到驾驶汽车、火车、飞机；从篝火的星星点点亮光到用高效能日光灯把我们的夜晚照成白昼。文明的进步与日常生活的极大便利化的同时，人类对能源的日益依赖。激长的能源需求与现有的不可再生地球资源之间的矛盾，关乎人类文明的未来还能延续多久。 目前，主宰世界的石油、天然气等化石燃料，其不可再生性以及环境污染性，让越来越多的人把目光投向清洁能源如光能、潮汐能、风能的研究以及开发、利用上，而科学家们还远不满足于此。 人类明白，一切上述地球能源，归根结底全部来自于距离地球最近的恒星——太阳。几十亿年来，太阳以其内部庞大的能量源，温暖着我们的地球，并由此直接催生了地球生命的诞生与发展。自此，科学家们很早就曾大胆的计划，地球上是否可以人为制造类似小型太阳的产能装置，即“人造太阳”计划。 要制造太阳，必须了解看似能源源不断的释放能量的太阳，其能量来自于哪里。 太阳的能量来源 天体物理学家们研究发现，太阳的核心部分，温度高达1500万摄氏度，压力高达2500亿个大气压。如此高温高压下，这一部分区域在不间断的发生着核聚变反应。聚变反应过程中，四个氢原子核结合，成为一个氦原子核，并损失掉一部分质量。根据狭义相对论所堆出的质能方程，这一部分质量释放出大量的能量。根据科学家们的探测数据粗略推测，太阳中心每秒钟核聚变释放的能量相当于92千万亿吨TNT当量，也即相当于每秒钟太阳中心，爆炸约4万亿颗曾爆炸于广岛的“小男孩”原子弹。 实际上，我们所熟知的核武器中的氢弹，利用的正是类似于太阳中心的核聚变反应。只不过这一反应是先通过类似原子弹的裂变反应，提供高温高压极端条件，然后触发了聚变反应。可以看做是模仿了太阳中聚变反应的最后一步，并在短时间内释放出具有破坏性的能量。 核能的和平利用 1945年，人类首颗原子弹于广岛爆炸，颠覆了整个人类对战争的认知。此前从未有过什么力量可以在一瞬间毁灭一整座城市。经历了二战的惨痛经历，以及此后的冷战中，使人类全部文明在悬崖边缘徘徊的古巴导弹危机。人类深深的认识到了核武器骇人的巨大破坏性能量。此后，通过和平的手段利用核能，成为科学界长久以来的梦想与努力的方向。 依据原子弹核裂变的原理产生能量的核电站，在世界范围内发展迅速。特别是欧洲、日本等土地面积和自然资源匮乏，科技实力却处于领先地位的国家，几乎把核电站作为本国主要的能源获取方式。然而近年来，随着核泄漏、核污染事件的报道，世界范围内的大型核电厂建设遭到广泛的质疑和诟病。现有的核电厂，全部利用核裂变能，这种裂变反应的产物具有强放射性，难以处理，并且衰变时间长。一旦泄露，其核污染（主要指电离辐射）范围不可想象。 核裂变为原子弹的基本放能机制，不同于核裂变，氢弹中利用的核聚变反应同为太阳（一切恒星）中心的能量产生机制，产物都为日常生活中常见的元素，不会产生放射性物质，不存在任何污染，且聚变反应能量产出远远大于裂变反应。此外，不同于裂变反应原料铀，聚变反应原料为氢的同位素，获取它十分容易，并且在大海中的存量十分丰富。可以说，聚变反应能必将成为人类在未来的主要能量来源。 可是，为什么现在一直没有一家核电站是利用聚变能产生能量的呢？这就在于，触发聚变反应所需要的条件极为苛刻。想要在地球上人为制造类似太阳中心所能达到的超高温高压，不是一件十分容易的事。而氢弹中，利用裂变触发聚变的方式又太过武断、简单，只能瞬间释放能量，无法人为可控的长时间持续提供能量。（总不能建造个电场，天天在里面炸氢弹吧？）