中国放大招,新一代人造太阳,亮相聚变“奥运会”

最近,在四川成都举办了一场非常重要的国际会议,这个会议在核聚变能源这个领域里,地位就跟体育界的奥运会一样,是全球最顶尖的专家学者们交流切磋的最高平台。

我们国家这次不仅是东道主,更是在这场“奥运会”上,向全世界展示了我们最新一代的“人造太阳”装置,引起了所有人的高度关注。

这件事听起来可能有点遥远和深奥,但它其实和我们每个人的未来都息息相关,因为它关系到人类能不能找到一种几乎用之不竭的终极清洁能源。

咱们先说说这个“人造太阳”到底是什么。

我们每天看到的太阳,之所以能发光发热几十亿年,靠的就是它内部时时刻刻都在发生的核聚变反应。

简单来说,就是把比较轻的原子核,比如氢的兄弟“氘”和“氚”,在极高的温度和压力下,让它们猛烈地撞在一起,融合成一个更重的原子核,比如氦。

在这个过程中,会有一点点质量消失,而这些消失的质量,就按照爱因斯坦那个著名的公式E=mc²,转化成了巨大无比的能量。

科学家们的目标,就是在地球上造一个可控的装置,来模仿这个过程,所以形象地称之为“人造太阳”。

这个想法听起来很美好,做起来却难如登天。

最大的困难有两个,第一是怎么创造出上亿摄氏度的超高温,这比太阳中心还要热得多。

第二,用什么东西来装这个温度高达上亿度的“火球”呢?

地球上任何我们知道的材料,碰到它都会瞬间变成一缕青烟。

为了解决这个世纪难题,科学家们想出了一个非常聪明的办法,就是用磁场来制造一个看不见的“笼子”或者说“瓶子”,把这团超高温的等离子体(也就是物质被加热到极致的状态)给约束在半空中,不让它碰到任何实体容器的内壁。

我们这次在成都展示的“中国环流三号”,就是目前国内最先进的一台实现这个功能的设备。

这台“中国环流三号”装置,由核工业西南物理研究院的科研人员花费了数十年心血,完全自主设计和研制出来的。

它到底有多厉害呢?

我们可以看几个关键数据。

它的内部可以容纳的等离子体体积,是国内其他同类大型装置的两倍,这意味着它能“燃烧”的“燃料”更多。

它的离子温度可以达到惊人的1.5亿摄氏度,而太阳中心的温度大约是1500万度,也就是说,我们的“人造太阳”比真正的太阳还要热上十倍。

同时,它内部的电流可以达到300万安培,这么强大的电流是产生和维持那个“磁场笼子”稳固的关键。

正是因为这些硬核的指标,它成了我们国家目前唯一一个能够模拟未来聚变发电站核心物理条件的大型实验装置。

就在今年五月,“中国环流三号”还取得了一项世界瞩目的重大突破,它成功实现了“百万安培、亿摄氏度”条件下的一种高效运行模式,叫做“高约束模式”。

这个专业名词听起来可能有点复杂,我们可以打个比方。

如果说点燃核聚变反应就像烧一堆火,那么以前的模式可能火苗不太稳定,热量也容易散失。

而这个“高约束模式”,就相当于我们找到了一个更好的方法,给这堆火加了一个非常高效的“保温罩”,让能量更集中,燃烧得更稳定、更持久。

这个进步意义非常重大,它标志着我国的核聚变研究,已经从基础的原理探索,向前迈进了一大步,开始真正触及到未来商业发电所需要的核心运行状态了。

在成都的这次大会上,我们不光是展示了这台了不起的机器,还展示了它背后的一整套先进技术。

比如,怎么给上亿度的等离子体精确地“喂燃料”,怎么给这个看不见摸不着的“火球”做全面的“身体检查”,怎么持续不断地给它“加热”,还有配套的特种电源技术、特殊的材料镀膜技术等等。

这些技术每一个都是难啃的硬骨头,它们共同构成了一个完整的技术体系,向世界证明了我们在可控核聚变领域的全面实力。

更值得注意的是,这次大会上,一个名为“中国聚变能源有限公司”的新机构正式亮相。

这家公司非常年轻,总部设在上海,它是由我们国家核工业领域的龙头企业中核集团牵头成立的。

它的成立,释放了一个非常明确的信号:中国的核聚变事业,正在从过去以实验室里的科学研究为主,正式转向以实现工程应用和商业化为目标的全新阶段。

也就是说,我们不再仅仅满足于在实验装置上取得一个个漂亮的物理数据,而是要真正开始规划,如何把这项技术变成能够并网发电、点亮千家万户的发电站。

这家公司就是我们国家推动核聚变能源产业化的“国家队”和主力军。

为了支撑这个宏伟的目标,大会期间还发布了一份《中国核聚变产业链单位名录》。

这份名录的意义非同小可。

它就像一张详细的蓝图,向国际社会展示了,在建造“人造太阳”这样一个极其复杂的系统工程中,从最基础的理论研究,到关键部件比如超导磁体、特殊材料的研发制造,再到最后的工程建设和调试运行,我们国家已经具备了全链条的核心能力。

这意味着,我们有能力依靠自己的力量,把这个终极能源的梦想变成现实,不再受制于人。

我们的努力和实力也得到了国际社会的高度认可。

全球核领域最权威的机构——国际原子能机构,在这次大会上正式授牌,将核工业西南物理研究院设立为其在全球的第一个“聚变能研究与培训协作中心”。

这相当于国际权威给我们颁发了一个“金字招牌”,承认了我们在聚变研究和人才培养方面的世界领先水平,以后世界各国的研究人员都可能会来到中国学习交流。

此外,我们还和巴基斯坦等国家签署了合作文件,这表明我们的技术正在开始走出国门,为全球的能源发展贡献中国智慧和中国方案。

从追赶到并跑,再到如今在部分领域开始引领,中国在可控核聚变这条充满挑战的道路上,正走得越来越稳健,也越来越自信。