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人造太阳

2024-12-31巢子瑞

科学大众·小诺贝尔 2024年12期

“‘人造太阳’是什么?我只知道后羿射日。”果果说。

“‘人造太阳’是一个能产生大规模核聚变反应的全超导托卡马克装置,主要成分为氚和氘,它们在高温、高压下会产生氦原子核和中子,猛烈撞击产生能量,推动汽轮机发电。要实现这一反应,至少需要1亿摄氏度的高温才行。”巢小爷津津有味地解释道。

“啊,这么厉害吗?那我们有了‘人造太阳’,是不是就能解决地球的能源问题了?”果果充满期待地问。

“理论上可以这么说。如果设备长时间运行,则可产生足够多的能量。未来城应该已经在使用‘人造太阳’能源了。2023年4月,我国托卡马克‘人造太阳’高功率稳定运行了403秒,打破了世界纪录呢!”巢小爷补充道。

“托卡马克?直接叫‘人造太阳’,通俗易懂,不好吗?”果果疑惑地问。

巢小爷笑着说:“托卡马克(Tokamak)是环形(Toroidal)、真空室(Kamera)、磁(Magnet)、线圈(Kotushka)4个英文单词的缩写。托卡马克最里面是真空室,周围放置了大量磁感应圈,看起来像甜甜圈,然后利用强大的磁场把等离子氚和氘约束在很小的范围内,相当于把它们关进了磁笼子,避免了直接面对超高温的挑战。强大的磁场需要强大的电流,而强大的电流需要更小甚至接近零的电阻,这时就可以用超导材料将核聚变反应堆里的‘热’导出,推动汽轮机,热能就变成电能啦!”

小Ⅰ鼓掌并补充道:“我的小主人果然懂得多啊!在未来,1升海水中所含的氚和氘原子发生核聚变反应,约等于300升汽油产生的能源。所以,‘人造太阳’产生的能源取之不竭,完全能够满足我们未来世界的能源需求。”

“啊,太棒了!有了‘人造太阳’,人类再也不用担心能源问题了!”果果高兴地拉着小Ⅰ转起了圈圈。(未完待续)