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“人造太阳”:中国点亮未来能源之光

创作时间:
作者:
@小白创作中心

“人造太阳”:中国点亮未来能源之光

引用
人民网
11
来源
1.
http://kpzg.people.com.cn/n1/2024/0405/c404214-40210000.html
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https://nnsa.mee.gov.cn/ztzl/haqshmhsh/haqrdmyyt/202407/202407/t20240725_1082474.html
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https://www.nsfc.gov.cn/csc/20340/20289/57550/index.html
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https://www.stdaily.com/cehua/Nov23the/fmxw.shtml
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https://www.in-en.com/article/html/energy-2329969.shtml
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https://www.engineering.org.cn/sscae/CN/10.15302/J-SSCAE-2024.04.005
10.
https://www.forwardpathway.com/161422
11.
https://www.forwardpathway.com/168456

如果太阳突然消失,地球将陷入无尽的黑暗与寒冷。没有了太阳的光和热,地球上的生命将难以维系。然而,人类的智慧和创造力正在尝试解决这一假设性的生存危机——通过建造“人造太阳”,我们或许能够复制太阳的能量产生过程,为地球带来持续的光明和温暖。

01

什么是“人造太阳”?

“人造太阳”并非指在太空中再造一个太阳,而是指通过核聚变反应,在地球上模拟太阳内部的能量产生过程。这一技术的核心是将两个轻原子核融合成一个重原子核,这一过程会释放出巨大的能量。

核聚变反应的原料是氢的同位素——氘和氚,这些物质在海水中储量丰富。据估算,一升海水中的氘通过核聚变产生的能量相当于300升汽油。更令人振奋的是,核聚变反应不会产生温室气体,也不会留下长期放射性废物,是一种几乎完美的清洁能源。

02

中国在核聚变领域的突破

中国在核聚变研究领域已经取得了举世瞩目的成就。位于四川成都的中国环流三号是目前我国规模最大、参数最高的托卡马克装置,其等离子体离子温度可达1.5亿度,是太阳核心温度的10倍。

在安徽合肥,中国科学院等离子体物理研究所的东方超环(EAST)装置也创造了多项世界纪录。2021年,EAST成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行,以及1.6亿摄氏度20秒的等离子体运行,向实现可控核聚变迈出了重要一步。

03

核聚变技术面临的挑战

尽管前景光明,但核聚变技术的商业化应用仍面临巨大挑战。其中最核心的三大难题是:

  1. 燃烧等离子体问题:如何在极端高温下稳定控制等离子体,使其持续进行核聚变反应。

  2. 抗辐照材料问题:寻找能够承受聚变反应强烈辐射的材料,以建造反应堆壁。

  3. 氚增殖与自持循环问题:实现氚的持续供应,确保反应的连续性。

此外,核聚变装置的建设和运行需要庞大的系统支持,投资巨大。以国际热核聚变实验堆(ITER)为例,这一国际合作项目耗资已超过220亿美元。

04

未来展望

面对这些挑战,科学家们并未退缩。中国已将核聚变列为未来能源产业的重要方向,计划在2030年代建成中国聚变工程试验堆(CFETR),目标是产生1000兆瓦的聚变功率。

虽然商业化应用可能要等到2050年左右,但随着技术的不断进步,这一时间表有望提前。正如中国科学院等离子体物理研究所所长宋云涛所说:“我们需要创新的技术来减少碳排放,核聚变能源可以做到这一点——这是我们的梦想。”

在追求清洁能源的道路上,人类从未停止探索的脚步。虽然“人造太阳”的光芒尚未照进现实,但科学家们正在一步步将这个看似遥不可及的梦想变为可能。未来,当核聚变能源真正投入商用时,它不仅将改变我们的能源结构,更可能重塑整个工业体系,开启一个全新的能源时代。

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