這項技術,我們領先了美國二十年,他們做夢也想搞到

1945年7月,第一顆原子彈試爆成功;1951年,美國建成世界上第一座核電站,從核裂變到可控核裂變的應用僅用了6年。核聚變是比核裂變更恐怖的力量,同等條件下能達到原子彈的數十倍乃至數百倍當量。但是,從1954年第一顆實用性氫彈試爆成功到現在,我們至今沒能實現可控核聚變。


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同理,可控核聚變是比可控核裂變更先進的能源。首先不受原材料的限制,海水中的氘儲量足夠人類使用幾百億年;其次沒有放射性汙染,它的產物是無汙染的氦;最後是安全性可控,只需調節溫度即可控制,絕不會發生類似切爾諾貝利核電站的事故。


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原理上,實現可控核聚變很簡單,只需加熱到足夠的溫度,使原子核的布朗運動達到一個瘋狂的水平,讓氚的原子核和氘的原子核以極大的速度碰撞,產生氦核和新的中子,還有巨大能量以供反應體做下一步聚變。這個溫度需要多高呢?科學家們計算出,需要至少1億度。

那麼問題來了,有沒有能承受住1億攝氏度的載體呢?很遺憾,目前人類連承受1萬攝氏度的材料都造不出來。既然化學材料行不通,那就從物理層面想辦法吧。蘇聯科學家提出,利用磁場和慣性來約束等離子體的運行,這就是託卡馬克磁場約束裝置的理論基礎。


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人類在磁場約束的研究路上整整花費了60年時間,至於無法保證它在高參數下長時間穩定運行。1985年,蘇、美、歐、日等國聯合成立國際熱核實驗反應堆(ITER),原本計劃於2010年建成一座實驗反應堆,中間因各種原因而胎死腹中。直到2003年我國加入,才將可控核聚變向前推進了一大步。


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ITER的關鍵部分在於全超導託卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),它是唯一能給ITER提供實驗數據的裝置。值得驕傲的是,它是我國獨立建造的。2009年,EAST實現首輪放電實驗;2012年,獲得超過400秒的2000萬攝氏度高參數偏濾器等離子體,獲得穩定重複30秒的高約束等離子體放電;2016年,實現電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電;2018年實現1億攝氏度等離子體運行等多項重大突破。


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EAST取得的成就是肉眼可見的。它前進的每一小步,都是人類向前邁進的一大步,意義不啻於阿姆斯特朗在月球上留下的第一個腳印,也意味著我國在可控核聚變領域達到領先水平。幾百年來,我們錯過了蒸汽時代、電氣時代,堪堪趕上了信息時代,如今即將引領熱核時代。也許EAST實現可控核聚變之日,就是中華民族重回世界巔峰之時。


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