有望喷薄欲出的中国“人造太阳”

2022年10月19日，传来振奋人心的好消息：被称为“人造太阳”的中国新一代可控核聚变实验装置（HL-2M）运行获得突破性进展, 创造出1.5亿摄氏度高温和超过1兆安（100万安培）的等离子体电流, 已达到核聚变点火要求, 实现核聚变稳定运行的必要条件已经具备。2023年4月12日，中国“人造太阳” 又创造了新的世界纪录，成功实现等离子体稳定运行403秒，这对提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现核聚变发电具有重大意义。

科学家为获得人类最理想的终极能源，数十年来一直努力模仿太阳上的核聚变反应，建造为人类提供清洁能源的装置，因而核聚变实验研究装置被誉为“人造太阳”。处于世界研发前沿的中国“人造太阳”，将会在人们的期望中释放出绚丽夺目的光芒！

太阳已有了，为何还要建“人造太阳”

说到这里，人们自然会产生疑问，太阳已经有了，为什么还要花费巨大的人力、物力和时间去研制“人造太阳”呢？

这是因为世界现有的能源已向人类发出了挑战：现在最常用的化石燃料（如煤、石油和天然气），储量有限，未来有枯竭的危险，而且还存在一定的环境污染。绿色新能源如风能、太阳能、水能等又受限于天气或地理条件等的限制，难以满足人类对能源的长远需要。至于现在世界各国已建造的许多核电站，它们采用核裂变反应发电，所需要的铀、钚等核燃料的储量也不多，还会产生放射性。“人造太阳”采用的是核聚变反应，所需的原材料之一的氘在地球上储量巨大，几乎取之不尽、用之不竭，加之核聚变反应的产物对环境友好，没有危害性，因而核聚变能源被认为是人类最理想的“终极能源”。

“人造太阳”如何为人类提供清洁能源

“人造太阳”就是仿照太阳上核聚变反应原理建造的为人类提供清洁而又廉价的电能的装置。我国建造的“人造太阳”是全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），它是一个控制核聚变反应的环形容器。要想实现核聚变反应，造出“小太阳”，首先必须使环形容器中的氢（实际上是氢的两种同位素氘、氚）原子核内的核子（即质子、中子）距离缩小到能使核子间接近核力发生作用的范围内。

新一代中国“人造太阳”将向人类终极能源迈进

但是，由于原子核都带正电，原子核之间存在着很大的静电排斥力，要使它们接近核力作用的范围，就需要让参与核聚变反应的原子核先获得足够的动能，即原子核以极大的动能相互间发生猛烈的碰撞和压缩，从而形成核聚变反应。在军事上，人们利用核裂变反应的原子弹爆炸时产生的高温和高压，使氘和氚发生核聚变反应，从而制成威力比原子弹大得多的氢弹。

太阳上的核聚变反应

通常，使原子核获得强力动能的办法是，采用强大的电流向核聚变燃料氘和氚（气体）放电时，就会产生几千万甚至上亿摄氏度的高温。在这样的高温下，原子核外的电子已经完全和原子核脱离，同时使氘、氚分离成带正电和负电的离子，也就是形成燃烧的等离子体。这些高速、高温的等离子体相互碰撞并对核聚变装置的圆环状容器壁进行轰击，从而点火产生核聚变反应。

强磁场可使高温下的带电离子汇聚成细柱状而不飞散，以便按需要进行核聚变反应，即控制核聚变反应的速度。在核聚变反应过程中，氘和氚的原子核相互熔化，产生氦和中子。这些高能中子将加热EAST中的涡轮发电系统，从而产生强大的电力。其发电过程安全，不会产生普通核电站那样的放射性物质。

那么，未来如果“人造太阳”成功运行，能为世界带来什么改变和益处呢？

科学家是这样回答的：首先是能源面临的挑战和危机将迎刃而解，能源的价格将非常低廉，一些因能耗限制而难以开展的项目如海水淡化、沙漠治理等，可以大规模开展，进而带来生产和生活的巨大进步。

其次，“人造太阳”的核聚变产物是氦和中子，不排放有害气体，由于环境污染所产生的温室效应、雾霾和酸雨等将大幅度减轻乃至消除，进而使生态环境得到彻底改善。

另外，核聚变能源的原料氘可从含量丰富的海水中获得。1升海水中含有0.03千克氘,这些氘通过核聚变反应释放出的能量相当于300升汽油燃烧时释放出的热能。全球海洋中氘的储量可达几十万吨，足够人类使用几十亿年，可以一劳永逸地解决能源问题。