人類社會得以發展離不開能源的貢獻,能源也掌握著科技發展的命脈,在以前,人類的主要能源以煤炭、石油、天然氣這些礦物燃料為主,這些能源也被稱為舊能源。
但燃燒舊能源引起的溫室效應、全球變暖現象越來越嚴重,今年夏天,北美有些國家的溫度甚至超過了56℃,北極區域的冰層減少了70%,氣候問題帶來的矛盾愈發凸顯。
人類迫切需要一種不會改變地球溫度的清潔能源來代替舊能源。
風、水、光、核能源等新型能源應運而生。而其中,最有希望解決實際問題的就是可控核聚變能源,也就是我們通常所說的“人造太陽”。
去年,韓國聚變能源研究所取得了突破性的進展,韓國“人造太陽”——超導託卡馬克高階研究(KSTAR)核聚變設施,順利將高溫等離子體置於1億℃的高溫之下,總共保持了20秒,打破了當時的世界紀錄,科學界為之譁然。
而12月初,KSTAR又重新整理了韓國自己的記錄,在1億℃的高溫下,由之前的20秒延長至30秒,打破了之前的記錄,這整整用了一年的時間。
超導託卡馬克高階研究(KSTAR)核聚變設施和中國的全超導託卡馬克(EAST)東方超環都是托克馬克核聚變裝置,目前都是科學界首屈一指的可控核聚變設施。
它的實驗原理模擬太陽燃燒,並將氫聚變成氦後,所造成的質量損失轉化為能源。
要將兩個氫原子變成一個氦原子,首先必須要破壞它們的電子殼層,隨後要完全克服兩個原子核之間巨大的庫侖力,才能使原子核合二為一。
最直接的辦法就是增加溫度,這個溫度必須要超過1億℃的高溫,要知道太陽的中心溫度大約是2000萬℃、表面溫度大約為5000℃。
這個溫度幾乎是太陽中心溫度的8倍,是太陽表面溫度的2萬倍,沒有任何人類已知的物質可以在這樣的溫度下生存。
雖然韓國此次又一次打破了本國的記錄,但是其聚變反應仍低於我國的記錄,我國的東方超環在1.2億℃下維持了101秒的全球紀錄,相當於超導託卡馬克高階研究(KSTAR)核聚變設施持續時間的3.36倍。
儘管如此,兩國都在核科學和核聚變反應領域創造了輝煌的成就,真實的太陽誕生於130多億年前,而我們有理由相信,人類創造的太陽要遠遠短於這個時間。
這些年兩國在核聚變反應領域中取得了什麼成就呢?下面就來看一看:
韓國:三年前,超導託卡馬克高階研究核聚變設施首次完成了1億℃的等離子體離子溫度,持續時間不到兩秒。
兩年前,超導託卡馬克高階研究(KSTAR)核聚變設施將時間又增加了6秒。
去年,韓國聚變能源研究所又與首爾大學、哥倫比亞大學強強聯合,集各家所長,完美地實現離子溫度達到1億℃的等離子體連續執行20秒大關。
12月初,超導託卡馬克高階研究(KSTAR)核聚變設施又順利將實驗時間延長了10秒,增加至半分鐘。
再看我國成就:今年的五月份,我國的全超導託卡馬克(EAST)東方超環創造了全新的世界紀錄,完美實現在1.2億℃下維持101秒、在1.6億℃維持20秒的壯舉,中國不鳴則已一鳴驚人。
可以看出,韓國在這項領域中,一直就像是追趕大人的小孩子,一次次地重新整理著本國的紀錄,但是離我國創造的世界紀錄還有很大的差距。
如果人造太陽在日後得以成功,這肯定將是人類創造新能源的又一次偉大成就,但是如何為人類所用,還是值得進一步深思的。
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