三分钟搞清楚什么是“人造太阳”
作者:张虎岗 浪漫物理人,著有《发现不一样的物理》《挑战压轴题-中考物理-轻松入门篇》《初中物理是这样学好的》等畅销初中物理图书。
最近几天,你没有被“人造太阳”刷屏
各大媒体纷纷报道:
中国的“人造太阳”技术重大突破!
但是当你看到下面这个装置时是不是瞬间就懵了

说好的“太阳”呢?
怎么没有光? 不发光也能叫太阳?

是的,这的的确确就是“人造太阳”
人们把它叫做“人造太阳”只是比喻
其实它是一个可以控制核聚变的科技装置,正式名称叫“超导托卡马克实验装置(EAST)”,还有一个超酷的名字“东方超环”,它是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,也是中国第四代核聚变实验装置。
然而,它和太阳有什么呢?
难道是因为它叫“东方超环”,太阳是从东方升起的吗?
别急,听到慢慢道来。
太阳巨大的能量来自核聚变反应。太阳中心的温度高达2000万摄氏度,在高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并释放出大量能量。

----太阳就是一个时刻发生着核聚变的“洪炉”。
“人造太阳”就是模仿太阳的环境,从核聚变中获得大量能量,这些能量可以进一步被转化为电能。
就像现在的核电站。
现在明白了吧,快划重点呀!
且慢,核电站?
不是已经早就有了核电站吗?为什么还要搞“人造太阳”呢?
原来,我们现在的核电站利用的是核裂变,即通过重原子核分裂成轻原子核来获取能量。

今天全世界已经建成了几百个核电站,核电发电量接近全球发电量的五分之一,为缓解能源危机做出重要贡献。
但是,核裂变有一个致命的弱点:铀核发生裂变时,在释放能量的同时,也会产生射线。如果这些射线泄漏出去,会对人和其他生物造成伤害;它产生的核废料还具有放射性,要深埋在人烟稀少的地方。
所以,核电站要建在远离人群的地方。
核聚变就不同了。
核聚变获得的能量比裂变要多得多,更重要是聚变没有废物,也不会产生放射性污染,也不担心出现核泄露什么的,还有一点就是它的“燃料”资源丰富,取之不尽,用之不竭。
所以,如果将来有一天在你家旁边出现核电站,你可不会害怕哟!

选自《发现不一样的物理》
既然核聚变这么好,为什么还现在不广泛应用呢?
这个嘛!一言难尽。
简而言之,要实现聚变需要一个超级高超级高的温度。
我国“人造太阳”项目获得重大突破,去年创造了“101.2秒高约束模等离子体运行”的稳定时间世界纪录,现在又使等离子体中心电子温度首次达到1亿度,堪称核聚变实验的又一个里程碑。
但是,这还是万里长征刚刚开始,要实现聚变商业化发电,温度和时间上还需要向上亿度、数千秒的目标迈进,而且需要有可控性,很多技术难题需要攻克。
同学们,努力吧!还等什么,说不定明天你就攻克这些难题的人。
回答了问题再走
为什么超导核聚变装置HT-7被称为是人造太阳?请你谈一下当这个实验成功后,投入使用,用于核电站发电,对人类社会有什么影响?
答案:因为它们都是利用核聚变产生能量的;可节约能源,解决人类的能源危机、能减小环境污染等。
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张宪魁教授:原来物理可以这样学芳批版《发现不一样的物理》,看过了你也会忍不住拿起笔
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