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如果有一天，太陽(yáng)熄滅了，我們應(yīng)該怎么辦？想象一下地球陷入黑暗，植物無(wú)法進(jìn)行光合作用，地球的氣候陷入癲狂，人類就這樣進(jìn)入毀滅狀態(tài)嗎？當(dāng)然不會(huì)，宇宙的太陽(yáng)熄滅了，我們還有人造太陽(yáng)。

與其說(shuō)叫人造太陽(yáng)，不如說(shuō)是一個(gè)可控的核電站，它模擬現(xiàn)在太陽(yáng)的工作原理，進(jìn)行著核聚變反應(yīng)，釋放大量的能量。太陽(yáng)的能量多半都是以熱能的形式散發(fā)，而人造太陽(yáng)可以轉(zhuǎn)化成人類想要的能量。有了它，我們不僅不用擔(dān)心有一天能源耗盡，甚至還不用擔(dān)心太陽(yáng)熄滅。那么人造太陽(yáng)，是怎么一回事呢？

太陽(yáng)

太陽(yáng)是宇宙中一顆普通得不能再普通的恒星，無(wú)論是大小、質(zhì)量、還是所在的位置，都沒(méi)有什么特別之處，就連年紀(jì)也不算太大，46億歲的它還是一個(gè)正當(dāng)盛年的年輕恒星，它還能再熊熊燃燒大約50億年。

太陽(yáng)的表面溫度高達(dá)6000攝氏度，內(nèi)核更是有1600萬(wàn)攝氏度。那這些能量都是哪里來(lái)的，總不能是太陽(yáng)憑空發(fā)熱吧？太陽(yáng)散發(fā)的熱量，來(lái)自它擁有的氫能量。是的，整個(gè)太陽(yáng)系最重的天體，占據(jù)99%以上質(zhì)量的太陽(yáng)，居然是最小的氫組成的。

氫是宇宙誕生的第一個(gè)元素，也是元素之王，之后的一切都是在它的基礎(chǔ)上形成的，宇宙中自然進(jìn)行的元素合成，會(huì)一直持續(xù)到26到28號(hào)元素，越往后走就越困難。可以說(shuō)，沒(méi)有氫元素就沒(méi)有之后的整張?jiān)刂芷诒?。氫擁有最?jiǎn)單且最原始的原子結(jié)構(gòu)，一個(gè)原子核一個(gè)電子。但是它卻可以結(jié)合成為一個(gè)新的原子——氦原子。

這種由小原子結(jié)合成為大原子的過(guò)程叫做核聚變，這也是太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的最主要原因。太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的核反應(yīng)堆，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行聚變反應(yīng)。既然知道了它的原理，人類可以模擬一個(gè)太陽(yáng)發(fā)熱系統(tǒng)。氫是地球上含量最多的元素，早在1939年人類就已經(jīng)知道了原子核的能量，之后解鎖了核聚變，造出了氫彈。核能作為未來(lái)的主要能源，人造太陽(yáng)計(jì)劃自然就提上了很多掌握核技術(shù)的國(guó)家的日程。

人造太陽(yáng)

人造太陽(yáng)的本質(zhì)就是一個(gè)熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆，屬于核技術(shù)范疇。一聽(tīng)到核，很多人的臉色都變得難看了，因?yàn)檫@是一項(xiàng)可怕的技術(shù)。它的確可以帶來(lái)化石能源無(wú)法比擬的能量，可同時(shí)，它的破壞能力也是有目共睹的。

核技術(shù)最令人畏懼的一點(diǎn)就是輻射，并且這個(gè)輻射不會(huì)短時(shí)間內(nèi)就消散，會(huì)在空氣、建筑中存留很久，任何有機(jī)生命體在輻射中都會(huì)遭遇基因突變。這種突變是不可逆的，直接改變了一些生物的外在特征，出現(xiàn)奇奇怪怪的病。人類歷史上有兩次嚴(yán)重的核輻射事件，一次是二戰(zhàn)的廣島長(zhǎng)崎，第二次就是前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故。

那么人造太陽(yáng)是人類自掘墳?zāi)箚?？?dāng)然不是，人造太陽(yáng)使用的是核聚變技術(shù)，原材料是氫原子。原子彈、部分核電站使用的核裂變技術(shù)，原材料是重原子鈾、钚等，本身就具有一定的污染性。

人造太陽(yáng)使用的不是簡(jiǎn)單的核聚變，而是可控核聚變，也就是可以隨時(shí)開(kāi)始隨時(shí)停止。氫原子可以從海水中提取，真正做到了無(wú)窮無(wú)盡。

人造太陽(yáng)的核心是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），是前蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。它是一個(gè)環(huán)形磁約束受控裝置，可在上面進(jìn)行核聚變反應(yīng)，相關(guān)結(jié)果以短脈沖形式產(chǎn)生，如何進(jìn)行連續(xù)的反應(yīng)是需要攻克的關(guān)鍵。在裝置內(nèi)部的真空室內(nèi)加入氫的同位素氘或者氚，然后裝置運(yùn)作，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生等離子體。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生核聚變反應(yīng)。

人造太陽(yáng)的利用率僅僅為7‰，是所有能源中利用率最低的，可是產(chǎn)生的能量驚人，一升海水參與核聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于大約300升汽油。更重要的是，原料很容易就可以得到，也沒(méi)有限量。核裂變的材料鈾、钚等，不僅在地球上含量少，還存在著危害，因?yàn)樗鼈儽旧砭褪欠派湫栽亍?/p>

重大突破

2021年12月30日，中科院合肥研究所傳來(lái)喜訊，中國(guó)的人造太陽(yáng)裝置在7000萬(wàn)℃的情況下持續(xù)了17.6分鐘。這是世界上首個(gè)人造太陽(yáng)裝置產(chǎn)生的脈沖超過(guò)千秒記錄。這在世界范圍內(nèi)處于最先進(jìn)的水平！

前面說(shuō)到過(guò)人造太陽(yáng)的核心是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，只能產(chǎn)生短脈沖，各國(guó)的研究所都想要把脈沖的時(shí)間延長(zhǎng)。上個(gè)世紀(jì)九十年代，歐盟、美國(guó)以及日本相繼在這方面取得了進(jìn)步。我國(guó)在人造太陽(yáng)的裝置上起步比較晚，最初還只能將原蘇聯(lián)T7改成HT-7。

2000年，我國(guó)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)劃開(kāi)始籌備落實(shí)。經(jīng)過(guò)近10年的努力，終于得到了我們自己的核心裝置。

由于這個(gè)裝置呈現(xiàn)環(huán)形，因此中國(guó)的人造太陽(yáng)又被稱作東方超環(huán)。2006年建成并投入運(yùn)行。它是世界上第一個(gè)非圓截面的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。僅僅建成三年后，2009年，東方超環(huán)首輪物理放電實(shí)驗(yàn)成功。

2016年，裝置在5000萬(wàn)℃的高溫下打破了世界紀(jì)錄。后來(lái)又創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，可重復(fù)1.2億℃101秒和1.6億℃20秒。在這之前，世界上的同類型裝置在1億℃左右的溫度下只能維持20秒。

東方超環(huán)只有國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆（ITER）的1/3左右，高11米，直徑8米，重400噸。此次能夠在7000萬(wàn)攝氏度下運(yùn)行了17.6分鐘，打破了自己在2012年創(chuàng)下的411秒的世界紀(jì)錄。不僅對(duì)于中國(guó)今后的核聚變反應(yīng)有所幫助，還對(duì)世界各國(guó)的研究送去了參考。

東方超環(huán)是可控核聚變發(fā)電技術(shù)，不使用放射性元素，因此沒(méi)有核裂變反應(yīng)的危險(xiǎn)。如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)意外，只需要降溫降壓，反應(yīng)過(guò)程也會(huì)立即停止，就是這么簡(jiǎn)單。這一次創(chuàng)造新的記錄，更是讓中國(guó)直接進(jìn)入到了世界領(lǐng)先水平。然而我們并沒(méi)有就此止步，中國(guó)還將再建造一個(gè)新的人造太陽(yáng)，預(yù)計(jì)在2035年完成正式并正式投入運(yùn)行。

未來(lái)意義

我國(guó)為什么要花費(fèi)這么多精力與金錢在人造太陽(yáng)上呢？這是因?yàn)椋谀茉淳o張的今天，誰(shuí)先一步掌握新的能源技術(shù)，就意味著抓住了未來(lái)。

我國(guó)每年的耗電量約為7.2萬(wàn)億度，其中火力發(fā)電占總發(fā)電量70%以上，這就意味著我國(guó)必須燃燒大量的化石能源，這不僅消耗我國(guó)的資源，還會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，污染環(huán)境。如果采用人造太陽(yáng)，雖然它的利用率只有7‰，但勝在其取之不盡用之不竭。

當(dāng)今世界，化石能源日漸緊張，環(huán)境也在進(jìn)一步惡化，西方國(guó)家為了能源撕開(kāi)了丑惡的嘴臉。然而爭(zhēng)來(lái)爭(zhēng)去，還是在地球之上，只要人類沒(méi)有離開(kāi)地球，那么能源耗盡的危險(xiǎn)需要全部人類來(lái)承擔(dān)。尋找可以替代煤、石油和天然氣的新能源是關(guān)鍵。所有的新型能源中，核能目前最可能取代傳統(tǒng)化石能源，唯一的缺點(diǎn)就在于人們對(duì)其的掌握還處在研究狀態(tài)。

人類的核武器屬于不可控核聚變，而人造太陽(yáng)屬于可控核聚變，安全性提高了許多檔次。還有就是，人造太陽(yáng)的技術(shù)，不僅僅可以用在發(fā)電上，還可以用作航空航天，成為真正的核動(dòng)力。能量一直是束縛人造航天器的一大關(guān)鍵，首先是用航空煤油將其發(fā)射升空，進(jìn)入太空后利用太陽(yáng)能，到了距離太陽(yáng)很遠(yuǎn)的地方后，才使用攜帶的能量。

目前的核電池技術(shù)只能說(shuō)是初步階段，所以人造航天器在運(yùn)行到一定時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)電量不夠。比如旅行者號(hào)的很多零件已經(jīng)停止使用，就是為了節(jié)省電量，把能量用在刀刃上。不過(guò)科學(xué)家們很悲觀地預(yù)測(cè)，等再過(guò)一些時(shí)候，它將徹底與人類失去聯(lián)系。

如果人類可以攻克人造太陽(yáng)的難關(guān)，就可以將這個(gè)技術(shù)用在之后的探測(cè)器上，那么想要飛躍太陽(yáng)系不再是不可完成的夢(mèng)想，我們需要的只是花時(shí)間等待。

隱隱的擔(dān)心

雖然人造太陽(yáng)使用的是核聚變反應(yīng)技術(shù)，比起核裂變更安全，可并不說(shuō)明它就百分之一百?zèng)]有任何問(wèn)題。它模擬的是太陽(yáng)，太陽(yáng)發(fā)出的除了熱量，還有很多輻射，不然為什么人類不能照射太久的太陽(yáng)光，不然會(huì)患上皮膚癌。即使有臭氧層抵擋了大部分紫外線，依然無(wú)法消除其對(duì)人體的傷害。

既然人類模擬的太陽(yáng)，那么人造太陽(yáng)勢(shì)必也存在負(fù)面影響，只是現(xiàn)在還在實(shí)驗(yàn)階段，很多問(wèn)題還沒(méi)有出現(xiàn)。我們當(dāng)然不能等到以后投入使用后出現(xiàn)問(wèn)題才去解決，那樣會(huì)造成不可挽回的損失。因此現(xiàn)階段的研究并不能說(shuō)明今后的一帆風(fēng)順。中國(guó)科學(xué)家們即使打破了記錄，也顯得非常低調(diào)，因?yàn)樗麄冎牢磥?lái)還有更多的困難要去克服。

核聚變是利用氫的同位素的原子結(jié)合成氦原子，最后得到的“廢料”是氦原子。但是，這個(gè)反應(yīng)中，氫的同位素氘和氚，并不會(huì)被完全利用發(fā)生反應(yīng)。

要知道核聚變的利用率只有不到1%，這就讓參與反應(yīng)的水中，總有氘氚原子被剩下，它們具有放射性，一旦這水不小心泄露出去，造成的后果是非常嚴(yán)重的。它會(huì)迅速擴(kuò)散到海洋的各個(gè)角落里，而如果是流入了地下水，那么會(huì)直接威脅到人類的生存。

人類最后的能源希望寄托在了人造太陽(yáng)上，它也是我們能否達(dá)到一級(jí)文明的關(guān)鍵，希望能夠在不久的將來(lái)，再次聽(tīng)到好消息。

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