太阳这种能源也能人造？( 二 ) _小知识

核裂变反应原理示意
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。

核聚变反应原理示意
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？）
ITER计划
国际热核聚变实验堆计划（ITER：International Thermonuclear Experimental Reactor），也被称作“人造太阳”计划，于1985年被国际科学组织倡议，并于1988年开始实验堆的研究设计工作。 2005年，欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国，这7个主要参与方正式签署了联合实施协定，启动实施ITER计划。计划历时35年，其中建造阶段为10年，运行和开发利用阶段为20年、去活化阶段为5年。目前为止， ITER计划是世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。

托卡马克实验示意
前文提到过，达到核聚变所需的条件极为苛刻，也即是需要接近太阳核心处的高温高压。考虑到安全因素，一切科学实验都应该尽量避免高压，因此只能提高温度。（温度高了，大不了不去碰它，但是如果压力大了，万一出事故，那可就是爆炸）在上亿摄氏度的温度下，一切已知物体都会气化，甚至接近等离子体态，没有一种容器能放得了这么高温的东西。那么就自然而然地想到，利用某种装置使加热物质悬浮于空中，不与其它任何物体接触，并可以持续加热到极高温度。

托卡马克实验装置结构
在该计划中，主要是利用了可以产生超强磁场的托卡马克实验装置。用磁场将带有电荷的等离子体约束于装置的腔体中，被磁场约束的高温等离子体在腔体中悬浮着做回旋运动，并不会碰到腔壁。经过逐步加热至亿摄氏度以上的超高温度，从而触发持续的聚变反应。

日本托卡马克实验装置结构
我国核聚变能研究开始于60年代初，尽管经历了长时间非常困难的环境，但始终能坚持稳定、逐步的发展，建成了两个在发展中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究所，即中国核工业集团公司所属的西南物理研究院（SWIP）及中国科学院所属的合肥等离子体物理研究所（ASIPP）。为了培养专业人才，还在中国科技大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等高等院校中建立了核聚变及等离子体物理专业研究室。科技部依托中国科技大学成立“国家磁约束聚变堆总体设计组” ，中国科技大学核科学技术学院院长万元熙院士担任组长。每年，都不断有年轻的科技工作者在国内平台接受培养而成长，并被挑选送去欧洲参与全人类共同努力的合作项目ITER 。同时又不断有从欧洲归来的经验丰富的核聚变领域专家，在中国培养新的人才，不断传承。

太阳这种能源也能人造？( 二 )

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