什么是人造太陽 ？

大家都知道太陽，但什么是人造太陽？人造太陽，簡單說，就是科學家想在地球上建造一個裝置，模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的原理釋放能量，一勞永逸解決人類的能源問題。這個聽起來極其瘋狂，甚至有些魔幻色彩，真的能實現(xiàn)嗎？

我們已經(jīng)有一個太陽了，為什么還非得要再造個太陽呢？要說清這個問題，需要從能源需求說起。

我們人類從生產(chǎn)到生活，各種活動無一不需要能源。但是地球上的能源不是取之不盡的，比如我們常用的煤、石油、天然氣等化石能源，大概只能用幾十年。除了具有一定的貯量，化石能源還有一個問題就是嚴重污染環(huán)境。風能、水能雖然干凈，但供量有限，且受自然條件影響大。

人類千方百計去解決能源不足問題，但迄今為止，沒有任何一種方式能像太陽那樣無限供應能源且不帶來污染。

為什么要人造一個太陽？

在核技術不斷創(chuàng)新的今天，人們對于建設一個類似“人造太陽”的愿望愈發(fā)強烈。

那“人造太陽”為什么就能無限供應能源呢？“人造太陽”產(chǎn)能的原理是什么？

太陽是利用核聚變反應，源源不斷向地球輸送能源的，“人造太陽”當然也需要借助相關的核技術。

而這種核技術嘗試分為兩條道路：核裂變和核聚變。

核裂變，又稱核分裂，是指由重的原子核分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應形式，可以產(chǎn)生巨大的能量。核能發(fā)電廠的能量來源就是核裂變。其中鈾裂變在核電廠最常見。

核聚變是核裂變相反的核反應形式。核聚變（nuclear fusion），又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應，是將兩個質量輕的原子核“聚合”成為一個重原子核，根據(jù)愛因斯坦質能方程E=mc2，原子核發(fā)生聚變時，有一部分質量轉化為能量釋放出來。只要微量的質量就可以轉化成很大的能量，能量密度比核裂變更高。

核聚變反應原理

那產(chǎn)生能量到底有多大呢？有個形象且相對準確的說法就是——1升海水中提取出的氘進行核聚變放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放的能量。

而且核聚變反應的優(yōu)勢在于：

（1）核聚變釋放的能量比核裂變更大

（2）無高端核廢料，極少產(chǎn)生放射性廢物，可不對環(huán)境構成大的污染

（3）燃料供應充足，地球上重氫有10萬億噸

核聚變裝置內部反應狀況

核聚變離我們生活并不遙遠

核聚變部分關鍵技術已經(jīng)被應用到了生活中的方方面面，如醫(yī)用高場核磁共振、軍民兩用高功率微波技術、病菌滅活等。

”人造太陽”到底難度有多大？

科學家表示，雖然核聚變聽起來非常的有誘惑力，但是我們現(xiàn)在如果想要控制這種熱核聚變反應，科學技術方面來說還是存在著很多的難題。

主要是因為我們現(xiàn)在要實現(xiàn)這種控制熱核聚變反應，必須滿足兩個基本的條件，而這兩個條件，想要達到還真的是非常困難，第一個就是極高的溫度，這兩種化學成分在發(fā)生聚變反應時，溫度必須在達到5000萬攝氏度以上，就像是我們的太陽其實就是在不斷的發(fā)生，這種核聚變反應，但是就我們地球現(xiàn)在的環(huán)境來說，想要達到如此高的溫度還真的是非常的艱難。

第二個當然就是能夠人為的充分約束高溫等離子體，當產(chǎn)生這種熱核反應之后，這些高溫等離子體肯定會四處逃逸，而我們現(xiàn)在就想要使用高科技，能夠控制維持住這些高溫等離子體，讓其充分地進行聚變反應，這樣才能夠釋放出更多的能量。

只有這兩個條件都達到了之后，我們人類才能夠成功地使用這種熱核聚變反應并使其商業(yè)化。

那我們國家的“人造太陽”造的怎么樣了？

僅以中核集團核工業(yè)西南物理研究院為例，已獨立建成2座，升級改造一座，在建一座。

中國環(huán)流器一號（HL-1）裝置，坐落于四川樂山，1971年12月批準建設，項目代號“451工程”，意思是第四個五年計劃的第一個項目，只是代號就讓人感受到意義非凡。

這是由我國自主設計、自主建造的中國第一個、首個國際中等規(guī)模的托卡馬克裝置，它標志著我國受控核聚變研究由原理探索進入到規(guī)模物理實驗階段，使我國成為除美國、前蘇聯(lián)、日本和西歐外，自主研制成功中型托卡馬克核聚變研究裝置的國家。1984年完成裝置工程聯(lián)調，1985年正式投入物理實驗研究。

中國環(huán)流器一號（HL-1）裝置

中國環(huán)流器新一號（HL-1M）是以HL－1裝置為基礎改建而成。HL-1M裝置研制與實驗成果分別于1997年、2001年獲國家科技進步獎二等獎和國防科學技術獎一等獎。

中國環(huán)流器新一號（HL-1M）裝置

中國環(huán)流器二號（HL-2A）是我國第一個具有偏濾器位形的大型托卡馬克裝置，利用德國ASDEX裝置主機3大部件改建而成。1999 年正式動工建造，2002年12月通過驗收。

迄今為止，借助這個新“聚變利器”，2003年，在首輪物理實驗中成功實現(xiàn)第一次偏濾器位形運行。2006年已將等離子體電子溫度提升到了5500萬度，標志著中國人向聚變裝置點火所需的1億度高溫邁進了一大步。

實驗圖

2009年又首次實現(xiàn)了偏濾器位形下高約束模式（H模）運行。

最近實驗結果顯示，關鍵的離子溫度達到了約5000萬度，同時，在國內首次實現(xiàn)了高比壓（βN>3）等離子體放電運行，標志著我國聚變研究在裝置加熱、運行與控制、器壁處理等方面的整體水平得到進一步提高。

中國環(huán)流器二號A裝置

下面該說說我們今天的主角了——中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）。

即將建成的先進托卡馬克裝置中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）是由我國自主設計和建造的又一聚變利器?！爸袊h(huán)流器二號M”將在2019年年底建造完成，一旦運轉起來，“中國環(huán)流器二號M”的技術參數(shù)和性能將遠遠超過之前人類設計的托卡馬克裝置。

中國環(huán)流器二號M裝置

建成時芯部的最高電子與離子溫度可分別達到16keV（約2億度）和12keV（約1.5億度）。這意味著中國的核聚變裝置綜合性能已成功晉級世界核聚變研究強國第一梯隊。

目前環(huán)流器一號、新一號服役期已滿，正在服役的是二號A裝置，即將投入使用的是二號M裝置。

作為世界聚變研究的重要組成部分，中國環(huán)流器系列裝置多項成果達到、甚至超過世界水平，每一個數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都經(jīng)過了科研人員長達數(shù)年的準備工作和反復驗證，凝聚了無數(shù)科研人員的夢想與汗水。未來人類必將完全掌控可控核聚變，而從目前各國可控核聚變研究的進展來看，最先掌握可控核聚變技術的國家必然是中國。