作者曾衡 段跃初
在人类对能源的不懈探索历程中,2025年1月20日注定是一个值得铭记的日子。位于安徽合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),这个被形象地称为“人造太阳”的科技重器,创造了新的世界纪录,首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。这一突破,犹如一道曙光,照亮了人类能源变革的前路,也引发了大众对“人造太阳”的诸多好奇与探讨。
一、什么是“人造太阳”
“人造太阳”,从本质上来说,是模拟太阳内部核聚变反应的装置。太阳,这颗高悬于天际的恒星,每时每刻都在进行着核聚变反应,它将氢原子核聚变成氦原子核,在这个过程中,质量亏损转化为能量,以光和热的形式源源不断地释放出来,滋养着地球上的万物。而“人造太阳”,就是科学家们试图在地球上复制这一过程的伟大尝试。
核聚变能源具有诸多得天独厚的优势。首先是原料丰富,核聚变的主要原料氘和氚,在地球上储量极为可观。其中,氘大量存在于海水中,一升海水中提炼出来的氘与另外一种原料氚经过聚变反应释放出的能量,相当于300升汽油燃烧的能量。其次,核聚变安全高效,它不像核裂变存在核废料处理难题,也不会发生核泄漏等灾难性事故。再者,核聚变清洁低碳,用它发电可提供近乎零碳排放的清洁能源,这对于缓解全球气候变暖、减少环境污染意义重大。
二、“人造太阳”会引起光污染吗?
很多人可能会担心,“人造太阳”在运行过程中会产生强烈的光线,从而导致光污染,影响人们的正常生活。其实这种担心大可不必。“人造太阳”主要是在实验装置内部进行高温等离子体的约束和聚变反应,其产生的光线被严格限制在实验装置内部。
从原理上讲,光污染通常是指过量的光辐射对人类生活和环境造成不良影响。而“人造太阳”的实验装置是一个封闭的系统,它的设计目的是实现核聚变反应并捕获其产生的能量,而不是向外释放光线。与日常生活中常见的强光污染源,如城市中的大型广告牌、夜间施工照明等不同,“人造太阳”产生的光线不会直接照射到周围环境中,更不会对居民的正常休息和睡眠造成干扰。
三、“人造太阳”会影响人的正常休息睡眠吗?
“人造太阳”并不会影响人的正常休息和睡眠。一方面,它的运行地点通常位于专业的科研机构内,与居民区保持着一定的安全距离。另一方面,整个实验过程是在严格的控制和防护措施下进行的,不会产生任何噪音或其他可能影响人们休息的因素。
与传统的能源生产方式,如火力发电站的巨大噪音、核电站可能存在的辐射担忧相比,“人造太阳”可以说是非常“安静”和“安全”的。它的运行不会像一些工业设施那样,在夜间发出嘈杂的声音,打破夜晚的宁静,干扰人们的睡眠。
四、“人造太阳”会升高地球温度吗?
从能量守恒的角度来看,“人造太阳”虽然在运行过程中产生巨大的能量,但这些能量都被用于发电或被实验装置吸收转化,不会直接释放到地球环境中导致地球温度升高。而且,核聚变能源是一种清洁能源,不会像化石燃料燃烧那样产生大量的温室气体,从而加剧全球气候变暖。
地球的温度主要受到太阳辐射、大气环流、海洋洋流以及人类活动排放温室气体等多种因素的影响。“人造太阳”产生的能量,相较于太阳辐射到地球的能量,以及地球自身的能量循环体系来说,是微乎其微的,不会对地球的温度平衡产生实质性的影响。
五、人类可不可以随时调控“人造太阳”的温度?
在目前的技术条件下,人类已经能够对“人造太阳”的温度进行精确调控。以EAST装置为例,科学家们通过一系列先进的技术手段,如超导磁体产生的强磁场来约束高温等离子体,利用射频加热、中性束注入等方法来提升和维持等离子体的温度。
在实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行的过程中,科研团队需要精确控制各种参数,确保等离子体在高温状态下稳定运行。这就像是一场精密的舞蹈,科学家们需要在不同的时刻,根据实验的进展和需求,调整加热功率、磁场强度等参数,从而实现对“人造太阳”温度的有效调控。而且,随着技术的不断进步,我们对“人造太阳”温度调控的能力也在不断提升,未来将更加精准和高效。
中国“人造太阳”EAST的重大突破,让我们离核聚变能源的广泛应用又近了一步。它不仅不会给我们的生活带来诸如光污染、影响睡眠、升高地球温度等负面影响,反而将为人类带来清洁、高效、可持续的能源,彻底改变我们的能源结构,甚至可能帮助人类实现星际航行的梦想。随着技术的不断发展和完善,“人造太阳”必将在未来的人类社会中发挥不可替代的作用,开启一个全新的能源时代。