人造太阳

王令朝

失去太阳世界将会怎样?这并非是危言耸听,据专家们称,再过100多年太阳赋予人类的诸如石油､煤炭等能源将消耗殆尽｡科学家们已经踏上了“人造太阳”艰难而又伟大的征程,将点燃人类希望之光｡

让海水变成汽油

科学家告诉我们,所谓“人造太阳”实际上是一种被人们称之为“托卡马克”的用来核聚变的装置,“托卡马克”是“磁线圈圆环室”的俄文缩写,所以,它是一个由依靠电磁线圈产生封闭磁场的“容器”,电磁线圈像一个中空的环形面包圈,又被人们叫做环流室｡其工作原理是当“容器”里放入少量氢的同位素氘或氚时,强大电流通过线圈形成的强大磁场使其产生的等离子体做高速螺旋式运动,当等离子体的密度和温度达到一定极限时便会发生核聚变反应,从而释放出人们可以利用的巨大能量｡据科学测定,“人造太阳”可以将从1升海水里提取的氘或氚释放出相当于300升汽油所能产生的能量｡

其实,自从人类揭开太阳燃烧的秘密以来,各国科学家就一直在追求“人造太阳”的梦想｡如果发明一种能够承受上亿摄氏度高温并能控制氘或氚聚变和稳定持续输出能量的装置,那就等于发明一个“人造太阳”｡这是因为人们发现太阳发出的能量来自于组成太阳的无数的氢原子核,它们在太阳中心超高温和超高压的条件下相互作用发生核聚变,从而释放出巨大的光和热｡那么,人们能不能模拟太阳也让氢原子核在人们的控制下让发生核聚变得到所需的能量呢?答案是肯定的,这也是人们把“托卡马克”称之为“人造太阳”的原意｡

当然,研制“人造太阳”并非一件容易的事｡譬如,强大电流通过线圈会使其温度升高而无法正常工作,科学家就将超导技术引入其中｡又如,核聚变时的温度高达上亿摄氏度,使用哪种材料制成的容器才能不会损坏,还得要靠科技人员无数次的实验和研究｡再如,由于太阳引力巨大,氢原子核聚变能够自然地发生,而在地球上要做到持续核聚变却异常困难,目前人们还只能做到让“人造太阳”连续工作300多秒的水平……可以说,为了研制“人造太阳”,科学家竭尽全力把“十八般武艺”都用上了｡

让地球变得更蓝

原子弹､氢弹令人感到惧怕,即使是和平利用核能的核电站也因原材料铀235储量稀少以及它会产生影响环境的核废料,因而并非是人类能源的最佳选择｡

“人造太阳”所需的原材料氢元素是整个宇宙中最丰富的物质,仅全球海水中的氢元素就能供应“人造太阳”使用上百亿年,真可谓取之不尽､用之不竭｡更令人鼓舞的是,“人造太阳”的核聚变与原子弹､氢弹､核电站的核裂变完全不同,它不会产生像核电站那种对人类环境造成污染的具有强辐射性的核废料｡“人造太阳”所产生的核废料大部分不具有危害人类的辐射性,即便有少量辐射性核废料也会在很短的时间内丧失殆尽,人们完全可以不必为处理核废料而操心｡

另外,正因为“人造太阳”核聚变的原材料自身不具有辐射性,且核聚变是一个短暂的过程,加上等离子体被强大磁场紧紧约束在环形的面包圈里,因此,人们无须担心会发生像核电站那样令人不安的核泄漏,即使是“人造太阳”一旦发生设备故障也不会发生诸如爆炸等危险情景｡

中国造近在咫尺

近50年来,世界上30多个国家已经建成上百个“托卡马克”装置,它们能维持稳定工作的时间通常仅以毫秒计算,最长的也只有5分钟左右,距离实际应用还有很长的一段路要走｡

据悉,一种由中国科学院自主研制的“托卡马克”装置,已于2006年5月20日正式对外开放供人们参观,2006年9月28日这个中国造的“人造太阳”在合肥实验室正式放电成功,获得3秒钟､200千安电流,预期在2006年年底正式进入试用阶段｡有关专家称,这台全名叫做EAST非圆截面全超导“托卡马克”的装置是目前世界上最先进的实验“人造太阳”,这标志着我国已站在“人造太阳”的世界之颠,极有可能成为世界上第一个拥有“人造太阳”的国家｡

由中国､美国､欧盟､日本､俄罗斯等国参加的ITER计划,将投资40亿欧元建造一个功率为500兆瓦､连续工作时间高达400秒的更为先进的实验型“人造太阳”,这个预计在2025年建成并投入运行的装置将为今后工业化应用探明道路｡科学家相信,再过30~50年“人造太阳”将在大地升起,“照进”成千上万普通百姓人家｡