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中國‘人造太陽’的現實與未來發展意義
发布日期:2025-01-20 08:50:01

  2025年1月14日,中国“新华社”援引中国科学院合肥物质科学研究院公开声明称,中国已成功研制强流直线等离子体装置-“赤霄”, 并经专家组鉴定,“赤霄”参数达到设计指标,也预示着中国已成为继荷兰之后国际上第二个拥有此类装置的国家。

  1月14日,中国科学院合肥物质院等离子体所建设运行的科技基础设施“聚变堆主机关键系统”的关键子系统“偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台”完成测试,该平台的关键设施——强流直线等离子体装置“赤霄”全面建成并开始投入运行,经专家组现场测试,该装置最大粒子流大于10的24次方每平方米每秒,单次放电时间超过1000秒,最高中心磁场高于3特斯拉,是目前国际上综合参数水平最高的直线等离子体装置,也是未来中国为研制“人造太阳”核心材料提供科技利器。

  “赤霄”装置取名自中国古代十大名剑之一的赤霄剑,因其长15.5米、重约22.5吨,流线型的结构在整体工作运行时,状态犹如一把炫彩夺目的激光宝剑,故取名“赤霄”,也非常符合其现实中的科学定位。

  在国际社会中,通常民间所说的“人造太阳”项目,其专业名称为“国际热核聚变实验堆计划”,英文简称“ITER”,该计划于2006年开始由来自中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七个国家发起,并由七方共同参与建造,也是目前全球规模最大的国际科研合作项目之一。“ITER”是一个能产生大规模核聚变反应的科学装置,由于其原理和太阳发光发热的原理极为相似,所以科学家将这个装置称之为“人造太阳”,该装置是人类可控核聚变研究走向实用的关键一步,也是最终解决人类能源问题的重要途径之一。

  “ITER”项目最初的设想极为乐观,预测在2023年就能够实现可控的完全聚变,但如今2023年已经过去了,可控聚变的研究依然遥遥无期,该项目迄今为止的花费早已超过了100亿欧元,面对巨额的投资和难以攻克的难题,使得可控核聚变的研究进程呈现诸多瓶颈,而其中一项就是‘人造太阳’要想长时间保持持续发电,为它研制坚韧抗造的‘壁材料’便成为极高的科学挑战,在经过中国中科院的不懈努力之下,“赤霄”的出现无疑将该难题得到了历史性的解决,经测试,该装置是能够承受巨量等离子体粒子流冲击的超级材料,完美胜任“人造太阳”的“炉壁”,这对于整个ITER项目作出了阶段性的有力推动。

  那未来实现“人造太阳”的现实意义又是什么呢,首先,‌“人造太阳”能够提供清洁、高效的能源‌,核聚变反应过程中几乎不产生辐射,核废料也几乎没有放射性,不存在核泄漏的风险,更重要的是核聚变释放的能量是核裂变的数倍,理论上只需要几克氘和氚的混合反应物,就有可能产生上万亿焦耳的能量,这相当于一个普通人一生所需的能量,同时核聚变反应不产生温室气体和污染物,能够实现低碳环保的能源循环利用,完美解决环境保护问题,保持人类社会的可持续发展‌;其次,“人造太阳”的成功在未来可能会为“曲速引擎”提供可靠能源,理论上说具备曲速引擎的飞行器从地球到火星只需要75秒,最关键的实现宇宙移民计划前往最近的恒星系半人马座只需要83天的时间,所以“人造太阳”的可控核聚变技术对于未来宇宙移民和飞出太阳系的探索都有着必不可少的重要作用。

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