最近,一条来自安徽合肥的消息让很多人都提起了精神,说咱们国家在搞的那个“人造太阳”,又有了了不起的大进展,还说快到2030年,就有可能用它发出的电,点亮第一盏灯。
大家听了都觉得很振奋,但心里可能也犯嘀咕:这“人造太阳”到底是个啥玩意儿?
听着这么玄乎,真的靠谱吗?
点亮一盏灯听起来不难,为什么科学家们要花这么大力气,还定个好几年后的目标呢?
这事儿咱们得好好聊聊,因为它关系到我们每一个人未来的用电方式,甚至是我们整个国家未来的能源安全。
事情的起因,是在合肥科学岛上,一个叫BEST的大型科学装置正在建设中。
就在前不久,工人们用巨大的吊车,把一个重达400多吨的大家伙,稳稳当当地安装到了预定位置。
这个大家伙叫“杜瓦底座”,你可以把它想象成是整个“人造太阳”的心脏部位的地基。
400多吨是什么概念呢?
差不多是两架大型客机加起来的重量。
要把这么重的东西吊起来,再安放到一个指定的地方,本身就不是一件容易事。
但更让人觉得不可思议的,是安装的精度要求。
整个安装过程,位置的偏差不能超过2毫米。
2毫米有多宽?
也就我们平时用的一元硬币的厚度。
让一个400多吨的庞然大物,以硬币厚度级别的误差精准就位,这背后体现的工程技术水平,可以说是世界顶级的。
为什么要这么费劲地安装这么一个大铁疙瘩呢?
这就要从“人造太阳”的工作原理说起了。
我们都知道,太阳之所以能发光发热,是因为它内部一直在进行着一种叫“核聚变”的反应。
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,让它们俩“撞”在一起,合成一个更重的原子核,这个过程中就会释放出巨大无比的能量。
科学家们搞“人造太阳”,就是想在地球上模仿这个过程,造出一个可控的、能持续输出能量的核聚变反应堆,为我们提供源源不断的清洁能源。
这个想法非常美好,因为核聚变的燃料“氘”,在海水里多的是,几乎取之不尽用之不竭,而且反应过程不产生温室气体,产生的核废料也比我们现在用的核电站(那是核裂变)少得多,处理起来也容易。
所以,它被看作是解决人类能源问题的“终极方案”。
但理想很丰满,现实却骨感。
最大的难题就是,要实现核聚变,需要超过一亿摄氏度的极端高温。
在地球上,没有任何已知的材料能承受这么高的温度,你用什么锅去“煮”这锅上亿度的“汤”呢?
为了解决这个“锅”的问题,科学家们想出了一个绝妙的办法:用磁场。
他们设计了一种甜甜圈形状的设备,叫做“托卡马克”,通过产生一个强大而复杂的磁场,像一个无形的“磁力笼子”,把那团上亿度的等离子体“悬浮”在半空中,不让它接触到任何实体容器的内壁,这样问题就解决了。
而要产生这么强大的磁场,就需要用到超导磁体。
这种磁体有个特点,必须在零下269摄氏度左右的极低温环境下才能工作。
你看,一个设备里,中心是上亿度的火球,而包裹着它的磁体线圈却是接近绝对零度的深寒。
这冰火两重天的极端环境,怎么共存呢?
这就需要一个超级厉害的“保温瓶”,把超导磁体和外界的热量隔绝开来。
这个巨大的“保温瓶”,专业上就叫“杜瓦低温恒温器”。
而这次在合肥安装的那个400吨的大家伙,正是这个巨型保温瓶的瓶底,也就是整个装置的地基。
它不仅要承载上面总共差不多6700吨重的各种核心部件,还要确保整个真空和低温环境万无一失。
现在你就能明白,为什么那2毫米的安装精度如此重要了。
如果这个底座歪了一点点,上面安装的磁体位置就会跟着偏,那个“磁力笼子”就会出现漏洞,一旦上亿度的等离子体跑出来,后果不堪设想。
所以说,这个底座的成功安装,是为整个“人造太阳”打下了一个完美的基础。
这次合肥建设的BEST装置,和之前我们经常听到的“东方超环”EAST相比,目标又进了一大步。
EAST的主要任务是进行科学实验,验证各种理论和技术的可行性,比如它创造了长时间稳定运行的世界纪录,证明了我们有能力长时间“关住”那个小太阳。
而BEST的目标则更加直接,它的名字就叫“紧凑型聚变能实验装置”,核心任务就是奔着“发电”去的。
它要成为世界上第一个真正用来演示核聚变发电的设备。
它采用的技术路线也很有讲究,叫做“紧凑高场”,意思就是用更强大的磁体,在更小的空间里实现同样甚至更好的效果。
这好比国际上其他一些项目是在造一台屋子大的巨型计算机,而我们则在尝试造一台性能同样强劲的“超级笔记本”,如果成功了,未来建造商业核聚变电站的成本和难度都会大大降低,这体现了中国科学家们的智慧和创新。
至于2030年点亮第一盏灯,这并不是说我们到时候就能家家户户用上核聚变发的电了。
这个“第一盏灯”的象征意义远大于实际意义。
它就像一百多年前莱特兄弟的飞机第一次离地飞行一样,虽然只飞了很短的距离,但它向全世界证明了,人靠机器飞上天是可能的。
同样,当BEST装置发出的电能成功点亮一盏灯泡时,它也标志着人类第一次真正意义上,把太阳的能量原理搬到了地球上,并成功转化为了我们可以直接使用的电能。
这是从“科学理论”到“工程实现”的历史性跨越。
从那一刻起,人类距离使用终极能源的梦想,就不再是遥不可及的科幻,而是看得见、摸得着的未来。
这背后,是中国科研人员数十年如一日的默默耕耘和奋力追赶,是中国在尖端科技领域从跟跑到并跑,再到力争领跑的生动写照。
这一盏灯,将照亮的不仅仅是我们的房间,更是人类可持续发展的未来之路。
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