“人造太陽(yáng)”重要突破！啥是人造太陽(yáng)？有了它，人類(lèi)再也不會(huì)缺電

如果能有一種能源，原料取之不盡用之不竭，還不向外界排放二氧化碳，也幾乎沒(méi)有放射性，你信嗎？

全世界科學(xué)家為了這個(gè)事兒已經(jīng)忙活了幾十年了，他們?cè)谧龅氖虑椋鋵?shí)就是在地球上再造一個(gè)“太陽(yáng)”。

這個(gè)原理就和太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱一樣，利用核聚變來(lái)產(chǎn)生熱量。我們知道，太陽(yáng)的核心溫度是1500萬(wàn)攝氏度，人類(lèi)想要在地球上實(shí)現(xiàn)可控核聚變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人造太陽(yáng)，就需要把等離子體加熱到超過(guò)1億攝氏度。

這種難度就相當(dāng)于，要把一個(gè)太陽(yáng)塞進(jìn)一個(gè)鐵罐子里面，還得讓這個(gè)“太陽(yáng)”能穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)在罐子里燒著，并且不能把罐子燒穿。聽(tīng)起來(lái)這事就不科學(xué)，比如一個(gè)1億多度的東西在燃燒，什么材料能扛得住它且不燒透？

答案是沒(méi)有材料能扛得住，任何已知的固體物質(zhì)，在這個(gè)溫度里早就氣化了。似乎這事挺難，但中國(guó)科學(xué)家就正在干這事，且干得還有模有樣的。

科學(xué)家想了一個(gè)絕妙的方法，就是不接觸。用一個(gè)超強(qiáng)磁場(chǎng)，把上億度的等離子體直接“懸空”關(guān)進(jìn)一個(gè)環(huán)形的真空室里，四處都不碰壁，也不接觸，這個(gè)裝置就叫做托卡馬克。如果想要去約束這個(gè)磁場(chǎng)，那么就需要超導(dǎo)磁體。

中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子物理研究所，就在近期宣布了兩項(xiàng)重磅突破。

一項(xiàng)突破是全球最大的環(huán)向場(chǎng)磁體通過(guò)了驗(yàn)收。這個(gè)環(huán)向場(chǎng)磁體，長(zhǎng)21米，寬12米、高3.3米，差不多相當(dāng)于一棟3層樓那么高，籃球場(chǎng)那么大。重達(dá)582噸，要比一架滿載的波音747客機(jī)還要重。這是目前世界上尺寸最大的聚變堆超導(dǎo)磁體。

這個(gè)環(huán)向場(chǎng)磁體一旦通電，就能產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場(chǎng)，能把上億度的等離子直接死死關(guān)在真空室內(nèi)，不讓等離子跑出來(lái)。最重要的是，這套磁體的全鏈條，全部國(guó)產(chǎn)自主可控，各項(xiàng)性能也國(guó)際領(lǐng)先。

第二項(xiàng)突破，就是高溫超導(dǎo)線圈這個(gè)賽道我們也跑通了。高溫超導(dǎo)中心螺線管線圈磁體完成了慢工況參數(shù)測(cè)試。是不是聽(tīng)起來(lái)挺拗口？其實(shí)它的作用，就是感應(yīng)和驅(qū)動(dòng)等離子電流，并且動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等離子約束形態(tài)。

圈叔打個(gè)比方，環(huán)向場(chǎng)磁體是“一間房子”，任務(wù)是把等離子關(guān)在里面，而中心螺線管線圈是“鞭子”，負(fù)責(zé)抽打等離子，讓它轉(zhuǎn)起來(lái)，燃燒起來(lái)。各有分工，缺一不可。

如果說(shuō)上面那兩個(gè)突破是“零部件”層面的進(jìn)展，那接下來(lái)要說(shuō)的就是“整機(jī)”層面的消息了。

在安徽合肥，有一個(gè)長(zhǎng)得酷似電影《流浪地球》里“行星發(fā)動(dòng)機(jī)”的裝置，緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST，正在進(jìn)入總裝階段。

BEST項(xiàng)目取得了一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)展：400多噸的杜瓦底座成功安裝就位。

杜瓦底座是啥？你可以把它理解為整個(gè)裝置的“地基”和“保溫瓶外殼”。它直徑約18米、高約5米，總重量400多噸，是整個(gè)BEST主機(jī)系統(tǒng)中最重的部件。

這個(gè)“地基”要承載總重約6700噸的主機(jī)。安裝精度要求極高，表面水平高差控制在15毫米以內(nèi)，落位位置偏差不超過(guò)2毫米。2毫米？比一枚一元硬幣的厚度還薄。把400多噸的大家伙，偏差控制在2毫米以內(nèi)，這精度，堪比在頭發(fā)絲上雕花。

杜瓦底座安裝完成后，后續(xù)像磁體、真空室等核心部件就要開(kāi)始安裝了。按計(jì)劃，BEST裝置將在2027年基本建成。建成之后，它將在世界上首次演示核聚變發(fā)電。

你沒(méi)看錯(cuò)，人類(lèi)歷史上第一次用核聚變點(diǎn)亮燈泡，可能就發(fā)生在2027年的合肥。

說(shuō)到核，很多人第一反應(yīng)是：危險(xiǎn)！輻射！但你可能想不到，在已經(jīng)建成運(yùn)營(yíng)的第四代核電站里，反應(yīng)堆旁邊的輻射讀數(shù)竟然是0。

反應(yīng)堆大廳的空氣經(jīng)過(guò)凈化，再加上多層屏蔽，連自然界的本底輻射都可以忽略不計(jì)。這是在運(yùn)行中的高溫氣冷堆環(huán)境中特有的現(xiàn)象。更讓人意外的是，華能山東石島灣核電有限公司運(yùn)行部副主任張宜金在這里工作了十多年，他這十多年累計(jì)受到的輻射劑量?jī)H相當(dāng)于拍了一次X光。十多年，相當(dāng)于一次X光，這安全系數(shù)，比坐飛機(jī)受到的輻射還低。

說(shuō)了這么多突破，你可能覺(jué)得這事兒快成了。但說(shuō)實(shí)話，核聚變是人類(lèi)歷史上最難的科學(xué)工程，難在哪？

太陽(yáng)核心才1500萬(wàn)攝氏度，而人類(lèi)搞的托卡馬克需要1億度以上。為什么？因?yàn)樵诘厍蛏蠜](méi)法像太陽(yáng)那樣靠巨大的引力壓住等離子體，只能靠更高的溫度來(lái)彌補(bǔ)。時(shí)間太難維持。不是點(diǎn)一下就能一直燒。要讓聚變反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，好比在狂風(fēng)里點(diǎn)一根蠟燭，還得讓它一直燒著不滅。上億度的等離子體雖然被磁場(chǎng)懸空關(guān)著，但總會(huì)有極少量高能粒子逃逸出來(lái)，轟擊裝置內(nèi)壁。什么材料能扛得住這種轟擊？科學(xué)家還在找答案。聚變需要氘和氚。氘好辦，海水里多得是；但氚在自然界幾乎不存在，需要靠聚變反應(yīng)本身產(chǎn)生的中子去轟擊鋰來(lái)“繁殖”。這個(gè)閉環(huán)能不能跑通，還得驗(yàn)證。

正因?yàn)殡y，所以國(guó)際上從20世紀(jì)50年代到現(xiàn)在，70多年了，還沒(méi)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。但正因?yàn)殡y，一旦突破了，人類(lèi)就再也不缺能源了。