人造太阳有没有启动

首页 > 家居 > 作者:YD1662023-04-20 19:14:14

历经几十年,可控核聚变的里程碑终于到来。

史上首次,人类实现了输出能量大于输入能量的可控核聚变。

在定义上,这一过程被称为「点火」(ignition)。

人类历史上第一次意义重大的能源进步,是对火的控制和利用。

如今我们再次举起火把,让人造太阳不再是天方夜谭。

几十年的里程碑,「人造太阳」的一大步

12 月 13 日,加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布,首次成功在核聚变反应中实现「净能量增益」(即产生的能量超过了消耗的能量),在可控核聚变的道路上更进一步。

这些陌生的名词可能让人雾里看花,先让我们了解一下「可控核聚变」的概念。

核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。

自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了 50 亿年,恒星其实就是一个个的天然核聚变装置。

人造太阳有没有启动,(1)

▲ 图片来自:istock

比起核裂变、焚烧化石燃料,核聚变有很多好处:

它不排放碳,不产生核裂变般的核辐射和核废料;由于核聚变需要极高温度,一旦燃料温度下降,聚变反应就会自动中止;一小杯氢燃料,理论上可以为一所房子提供数百年的能源。

所以,聚变能是一种接近无限的、清洁的、安全的新能源。

人造太阳有没有启动,(2)

▲ 聚变是宇宙的能量来源,发生在太阳和恒星的核心.

如果人类能够以可控的方式,复制太阳的聚变反应,那会怎么样?

这种可控核聚变的愿景,被俗称为「人造太阳」。

可控核聚变的终极目标,是让海水中大量存在的氘在高温条件下发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源,替代化石原料和常规核能,且资源耗损远低于太阳能和风力发电。

人造太阳有没有启动,(3)

▲ 聚变反应.

然而,太阳的核聚变靠自身引力提供的重力场约束,我们在地球上无法模仿,与此同时,太阳上的高温高压为聚变反应创造了必要的条件,地球上的聚变反应需要用更高的温度补偿。

相关研究从上世纪 50 年代就开始了,困扰科学家的地方在于,聚变反应消耗巨大的能量,如何让产生的能量超过消耗的能量。难上加难的是,能量还得持续稳定地输出,不能昙花一现。

12 月 5 日,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室,通过「惯性约束聚变」技术,终于实现了「净能量增益」的聚变反应,朝着人造太阳更近了一步。

研究人员将 192 束巨型激光射入一个橡皮擦长度的镀金黑腔,强烈的能量将容器加热到超过 300 万摄氏度,容器内装有胡椒粒大小的燃料颗粒。

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