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花10年研製的“人造太陽”大磁鐵是什麼?磁力可將航母吸離地面

前言

“地球上的能源總會有被用完的一天”相信很多人都聽過這樣的一句話,這也是現在被全世界所倡導的

“低碳生活”

的主要原因之一。

人類科技不斷地在發展進步,但同時

我們消耗能源的速度也在不斷加快

。更需要值得注意的就是,這些被無休止消耗掉的能源當中,還包括了很大一部分的像煤、石油等

不可再生能源

,大家都知道,這些不可再生能源就是用一點,少一點。那如何解決日後能源缺乏的問題,成了一個擺在全世介面前的難題。

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煤層

在這種未雨綢繆的意識之下,全世界的科學家,都在積極尋求一種

新的清潔能源

,來保證未來不會出現能源匱乏的問題。像現在被我們使用的

太陽能

,就被廣泛運用到生活當中來。而今天我們介紹的也是一種新能源工程。那就是在1985年提出,並且

在1988年正式開展的“ITER”計劃

“ITER”計劃

“ITER”計劃也被叫做

“國際熱核聚變實驗堆”和“人造”太陽計劃,研究程序花費了十年

。2006年5月,中國ITER(國際熱核聚變實驗堆計劃)談判聯合小組代表我國政府與歐盟、日本、韓國、印度、俄羅斯以及美國等國家共同簽訂了ITER計劃協定。這是一專案目前

囊括了30多個,人口數量多和擁有核科技的國家在內

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“ITER”計劃合作簽署現場

2018年11月12日

,中國科學院等離子體所釋出的訊息表明,我們國家在“太陽”專案上

取得了空前的成功

,不管是

熱功率

還是

等離子體儲存能

都已經

打破了世界紀錄

,最主要的是,等離子體的中心溫度,已經達到了1

億度

!這樣的進度,已經領先於世界前列,足以

讓“人造”太陽產生的“核聚能源”的使用提前好幾年

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在建的“ITER”計劃

“ITER”的實施結果對人類能否

快速的使用核聚變

來解決人類的能源問題起到決定性因素。它的出現,不僅是對全球現有科學技術的一個挑戰,更是為了人類未來的生存,所

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在建的“ITER”計劃

人造太陽

千萬不要說“人造”太陽就是人類研究並且創造的第二個太陽,這完全是無稽之談。

“人造”太陽其實只是一個核聚變反應堆

。這是在1932年由澳洲科學家馬克。歐立峰(MarkOliphant)所發現的。其原理也就是

模仿太陽所產生的能量的方式,來創造新能源

。 這種能源與不可再生能源和清潔能源不同,核聚能源具有

資源源源不斷,無汙染物質,以及無輻射

等好處,這也將是人類未來能源的主導。

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核聚變原理

“核聚變”又稱核融合、融合反應等。“核”主要指的是“氘”,這也是一種和“原子彈”爆炸(核裂變)剛好相反的一種核反應形式。

在一定條件下,核外電子擺脫原子核束縛,讓兩個原子核互相吸引而碰撞到一起,發生聚合作用,生成重原子核。

輕原子核結合成重原子核的同時,可以釋放出巨大的能量,

在瞬間產生熱能

。如果這些能量能被我們控制,無疑,那我們將會有著

取之不盡用之不竭的新能源

“核聚變”所需要的原材料“氘氣”,在地球上其實有很多,每一萬個氫原子當中就會有一個是氘原子,而

每升海水當中的“氘聚變”其放出的能量相當於300升汽油的燃燒

,最重要的就是,它還不會產生大量的核廢料。因此,核聚變也被看成是宇宙的能源。這樣可以理解,核聚變對未來能源的重要性了吧。

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氘氚聚變

網上有人說“核聚變”將會成為人類的終極能源。確實,隨著人類社會的不斷進步,我們對能源的需求越來越大,傳統的化石能源已經無法滿足人類的需求了。可控核聚變,那就是能解決人類未來能源危機的終極手段。而

“人造”太陽是開啟人類未來能源的一把鑰匙

在“哈薩克阿斯塔納世博會”上,中國館的主題就是

“未來能源,綠色絲路”

,而擺放在邊上的“人造”太陽就是整個世博會的焦點。

託卡馬克裝置

“人造”太陽是怎麼和“大磁鐵”產生關係的呢?首先在瞭解這個過程之前,我們要先正確地認識“人造”太陽,之前有說過它其實就是一個巨大的核聚變反應堆,既然是核聚變那就離不開

原子層

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“人造太陽”內部結構圖

其實核聚變就是“在一定條件下,(比如高溫和高壓)發生

原子核互相聚合作用

,生成中子和氦-4,並且會伴隨著

巨大的能量釋放

。”就比如我們國家所自主研發的氫彈,它就是根據核聚變反應所製成的,不過氫彈是一種

不可被控制的能量釋放

。而我們提到的“人造”太陽就是

把這種不可控制的變成可控制的能量

而這樣一個具有高溫,且極度危險的東西,我們都知道沒有任何的材料能抗得住它上億度高溫的灼熱。可是科學家們是透過什麼方式把它隔絕掉的呢?——

磁場

帶電粒子在磁場中會受到洛倫茲力,那麼在恆定磁場當中洛倫茲力會使運動的帶電粒子做圓周運動,而且透過變化磁場能夠產生封閉電場。於是就採用磁場所產生的力,也叫作

“約束力”

。這也就是“人造”太陽當中的“託卡馬克裝置”。也就是

包裹整個反應堆的環形容器

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託卡馬克裝置

“託卡馬克”裝置是1950年,被蘇聯的阿齊莫維奇等人發現原理並且成功創造出來的。這是一種環形容器裝置,重量可達

400噸

。它是透過約束電磁波驅趕,來創造出發生核聚變反應的場所,最終目的就是為了達到人類對聚變反應的控制。

後來這種裝置被運用到核聚變實驗中,取得了很大的成果。科學家透過實驗發現,利用這種裝置,只要有足夠強大的磁場,那我們就能

無限地注入能量

,這些粒子受到磁場的影響,根本沒有辦法和裝置的內壁接觸,從而

導致熱傳遞無效

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磁場不可視卻無處不在

即使是有些“不聽話”的高溫等離子體在這樣的約束力下

逃逸碰到了裝置器壁上

,也有其他的辦法。目前“人造”太陽使用的材料是自主研發的

鎢銅合金材料

,而它的熱負荷能力提升到每平方米20兆瓦,能產生的電流是

20兆安培

還有這樣的問題,如果在“人造”太陽執行過程中,

磁場的約束力突然失效了

會發生什麼?其實也不會發生失控爆炸這樣的後果。因為當磁場失效過後,

離子迅速擴散,溫度會快速冷卻,聚變反應會立馬停止

與裂變反應堆不同,“人造”太陽當中,只有

極少的核燃料

,需要自然反應堆不斷新增,才能保持正常運作。而一旦反應堆失控,造成的並不是劇烈反應造成爆炸,而是會立馬停止反應,並且

中斷迴圈

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核反應堆裝置圖

不過它還有著一個非常嚴重的缺點,它的變壓器目前還不能驅趕商業聚變反應堆所產生的電流。因為這樣散發的

等離子電流不是很穩定

。而一旦出現意外,結果就是會中斷整個反應過程,並且產生巨大的磁力……這樣的後果是難以預測的。

產生多大的磁力‍?

在經過國內外科學家10餘年的科研,最終“人造”太陽專案

在法國完成組裝

。也就是負責包裹整個反應容器,這個世界上最大的磁鐵。經過測量這個環形容器能產生的磁力是

13特斯拉

。可能很多人對這個單位沒有概念,1特斯拉=10000高斯,要知道,我們地球的磁場僅僅才0。3高斯。也就是說,

這個裝置產生的磁力是地球磁場的43倍!

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地球磁場

航空母艦,大家都瞭解吧,相當於一個移動的大型軍事基地,是被公認的“海上霸主”。美國即將服役的

“福特號”

航母,是人類目前為止,所建造的世界上最大的航母,而它的

滿載排水量已經能達到了驚人的11。2萬噸

!就這樣的龐然大物,在“託卡馬克”面前,都將會被輕而易舉地吸走。

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福特號航母

中國核聚變實驗其實在很早之前就開始有這方面的課題出現了,自從我們透過某些手段得到了蘇聯時期所發明的超導體“託卡馬克”裝置過後,就已經對核聚變開始研究和探索了。之後在加入了“ITER”計劃過後,更是一度

達到世界領先水平

。2017年夏季,我們已經

實現了超環穩定的101。2秒穩態長脈衝高約束等離子體執行

,一舉創造了世界的新紀錄。

中國已經開始建造

“中國環流器二號M”

了,而它的等離子體電流能力已經提高到2。5兆安培以上。等離子體溫度

已能達到2億度

。試想一下,這樣的一個不能想象的溫度,所需要的磁力又會是多少呢?

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“中國環流器二號M”

結語

可控核聚變也就是“人造”太陽的出現,徹底燃起了

全世界對未來新能源的渴望

。簡單來說,只要掌握了核聚變技術,現有的環境問題和生態問題,都會得到一個很好的解決。

現在

越來越多的科研人員開始關注到這個專案

,國家也一直在培養這方面的人才。雖然我們在實現可控核聚變這條路上還需要走很長一段路。但是現在,我們已經踏出人類的第一步,我相信,我們會在不久的將來徹底解決整個人類的能源問題。

花10年研製的“人造太陽”大磁鐵是什麼?磁力可將航母吸離地面

可控核聚變將帶領人類步入新的臺階

科學技術領域一直都是我們國家最重視的一個方向。一個

國家的實力體現

,並不僅僅只是依靠經濟實力和軍事實力來彰顯的,而

科學技術領域

它代表著我們人類生活的現在和未來!而一個文明的發達,更是取決於能源和科技。能源又是

科技發展的前提

……

所以,未來就很有可能決定在掌握能源的人手裡。而文明,就會被掌握能源的人所主導。

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