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或许你也听说过“人造太阳”，这一装置可是如今科研界的“香饽饽”，因为它是人类实现可控核聚变的关键。 ; U; M. j4 c0 z4 V. S- A
人造太阳如今是科学界的香饽饽 1 z1 H8 L* B4 k3 a. Z U+ Z2 c' e
但想要将其制造出来可没有那么容易，其中各个装置的技术含量都超乎想象，比如位于其中心的“大磁铁”，人们耗时数年研制，才让其顺利诞生，据悉它的磁力甚至可将航母吸离地面。 那么，“人造太阳”这一装置到底是什么？它的“大磁铁”真的有那么强吗？如果未来“人造太阳”真的能顺利诞生并在正常运行，又将会给人类世界带来什么样的影响呢？ 3 ]; t) J4 r4 i
备受关注的“人造太阳”人们在研究太阳的过程中，发现太阳就像是一个纯天然的核反应堆，能够不断通过核聚变的方式产生能量。在这个过程当中，不仅不会产生什么有害的物质，损耗也相对较少。
8 B% k/ ^0 ~! y; i9 a7 o太阳是一个纯天然的核反应堆
1 }0 w3 \. d+ e" ]在这种情况下，人们决定开始向太阳学习，借鉴它制造能量的方法，在地球上建造出“人造太阳”，让其能源源不断的为我们提供能源。这个装置名为国际热核实验反应堆，简称ITER，位于法国南部。 9 W* A) E2 Y* V% Q
ITER位于法国南部 ) F( |1 j. c, H" t2 N
根据资料来看，这一装置计划用氘和氚的混合物作为原材料，然后进行聚变。这主要是因为这样的组合不仅能释放出超高的能量，氘元素在自然界当中的储量还非常大。 资料显示氘在地球海洋中天然丰度，在所有6420个氢原子中含有约一个氘原子（见重水）。因此，氘约占海洋中所有天然氢的0.0156%（按质量计0.0312%），而质子占99.98%以上。
% V2 B' Q* O# z$ T& l) s" x3 k' \氘在地球上的天然丰度比较高
! d1 n" V E* {/ ]可是想让核聚变在人们的掌控下收放自如并不容易，首先气体的温度就必须能达到1亿度以上。当温度达到这个限值的时候，就会出现许多自由带电粒子构成的等离子体。 这样，是否就意味着完成了呢？ 并不是，因为等离子体难以被容器约束，所以它们可能会逃逸或者飞散，而一旦它们逃逸，我们之前的“烧开水”做法都将失去作用。因此，不仅要将温度加热到超高的阈值，人们还要将高温等离子体“关起来”，将它约束起来，最终让其为我们所用。 * \( T N: o+ H$ g7 u/ a7 S# a
很显然，正常的容器是无法约束等离子体的，所以人们就想到使用具备比和磁力线的磁场，来为它们量身打造一座“监狱”，大家将其称为“磁笼”。这个磁笼约束能力越强，就意味着等离子体的损失会越小，从而让高温可以维持，核聚变反应能够稳定进行。 简单来说，这种装置就是借助封闭性磁场容器，从而创造出和汽车内部轮胎十分相似的传输模型。当我们让其通电以后，其内部就会出现规模较大的螺旋型磁场，从而带动核粒子运动。此时温度再达到预期的话，这些粒子就能发生核聚变反应。
2 {+ B2 \2 i% o7 \. k7 i借助这一装置，可以让其中的粒子发生聚变反应 : m7 Z2 J. `! B
由此可见，提升温度是第一难题，防止等离子体逃逸并且让温度得以维持是第二个难题。而在第二个难题当中，创造“磁笼”的磁体就是关键所在。
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它的大磁铁到底有多强？不难看出，人造太阳装置的核心就是中央电磁阀磁铁，因为它既能启动等离子体电流，又能在这一装置运行的过程中驱动和塑造等离子体。根据资料来看，ITER的中央电磁阀是由美国负责设计、研发的，其中的导体则来源于日本。
' @, [! Z0 R6 |人造太阳的核心装置是中央电磁阀磁铁
]. w9 O! r" | v# P由于人造太阳装置的体格非常大，所以处在它核心的中央电磁阀也被分成了六个独立制造的模块，人们将六个模块分别完成之后，才会开始组装。从公布的相关照片来看，这个“大磁铁”的每一个模块都大的惊人，单个的重量都在100吨以上。 这就意味着，如果人们把它组装完成的话，整个中央电磁阀磁铁的重量将达到1000吨左右。此外，这个大家伙不仅个头大，能够提供的磁场还能达到13特斯拉，除此之外，还能感应到15万安倍的等离子体电流。 8 ]: f- i4 }6 u) t+ K! u, ?! b
中央电磁阀磁铁能够提供超强的磁场，就像是太阳的迷你版一样 - t; P; l3 }; e; b$ R+ U5 t/ u
从前，人们从未制造过这种功率和脉冲的超导磁体，所以它对于人类来说是具有重大意义的，标志着我们的科技更进一步。 资料显示，根据目前的数值预算这一中央电磁阀可以将航空母舰抬出水面，并且其支撑结构的尺寸可以承受相当于航天飞机升空时推力两倍的力。
由此可见，将航母“吸离地面”这种说法并不算夸张，而是真实存在的，它的磁力确实恐怖。只不过，人们并不会真的用这块大磁铁去做这种尝试，因为它只有在“人造太阳”装置当中，才能发挥出自己最大的优势。
# n& H% G: t- J' q A它的磁力甚至能够将航母吸起来，非常的恐怖
) ~' M' x: o' Z4 X7 c2 [& X当这个磁铁组装完成，并且和装置当中的其他部件完美融合，构成ITER托卡马克的时候，“人造太阳”的“光芒”就将正式造福人类。到那时，我们不必再为能源不足和环境污染发愁了，毕竟这家伙不仅可以疯狂的发电，还不会产生温室气体或者长效放射性废物。 对此通用原子工程和项目总监约翰·史密斯（John Smith）强调，“它的制造是有史以来规模最大，最复杂和最苛刻的磁铁项目之一。我们都感到有责任，从事一项有可能改变世界的工作。”
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制造中央电磁阀磁铁的美国团队
/ N/ A L5 m( r V% X; p8 X( n. @不论是制造者还是等待ITER成功建成的人，都对这个大磁铁充满了期待。当然，其实这本质上是对“无限能源”的向往。 实际上，这些年不止世界各国在合作建造“人造太阳”，我国也在努力进行自主研发。 人人都在“种太阳”当我们回顾人类能源史，就会发现在能源更迭当中占得先机的人，才能掌握发展的主动权。不论是木材、煤炭还是石油，古往今来，人们为了争夺能源总是打的头破血流。
R8 Q5 I& w" Q ^人类过去总是会为了争夺能源而打仗 $ g A+ N8 w7 L; }
这也是为什么，如今世界各国都在牟足劲儿研究可控核聚变，希望能够率先创造出可以用来发电的“人造太阳”，掌握发展的先机。 说到这儿，有人可能疑惑，这么来说ITER本身是无法发电的吗？ 的确，它确实不具备发电功能，从本质上来说它只是一个实验装置。但是它的存在却十分关键，因为没有人可能一口吃成胖子，所以我们必须要通过“实验装置”来不断地分析验证，最终让它能够完美的为人类服务。 7 }9 \0 V( |; r! c% h9 q t
人造太阳目前不具备发电功能，它只是一个实验装置
. e% O2 I* \/ ]: z9 Z# l$ r0 Y而我国也早早就注意到了在这一实验的重要性，自主研制出了世界首个全超导托卡马克核聚变装置，它也被称为“东方超环（EAST）”。根据资料来看，这一装置在2006年就完成了建设并且实现了调试，一次性就获得了成功。
& h6 s' o/ b2 q/ f中国研制的东方超环的相关记录 9 [+ ?4 H4 K: O
除了忙着自主研发以外，我们也参与了ITER这个国际项目，负责研发其中的部分部件。从最终交付的结果来看，我国承担的研发任务都做到了100％合格和绝对国产化，产品质量更是没得说。 为此ITER 组织总干事曾给予我国高度评价，表示“中国在采购包研发生产方面领先于各方”。
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发表于 2023-2-10 11:15:03
