警告!
人類的終極能源,根本不是石油、不是光伏,而是我們中國人正在合肥造的“太陽”,這不是科幻,不是特效,是正在發(fā)生的真實實驗,它能讓電費趨近于零,讓人類徹底擺脫能源危機!
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它的學名,叫全超導托卡馬克核聚變實驗裝置,我們俗稱為人造太陽。它的終極目標只有一個:模擬太陽內(nèi)部的核聚變,在地球上造一個“永不熄滅的能源寶庫”!
回顧人類數(shù)百萬年的科技演化史,你會發(fā)現(xiàn)一個讓人有些沮喪的底層邏輯:無論我們的表面科技看起來多么花里胡哨,從蒸汽機到內(nèi)燃機,從煤炭發(fā)電廠到今天最先進的核裂變航母,人類獲取能量的本質(zhì)動作其實根本沒有變過,我們一直都在“燒開水”。
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我們?nèi)紵绢^、燃燒煤炭、燃燒石油,甚至砸碎鈾原子的原子核,本質(zhì)上都是為了產(chǎn)生熱量,把水燒開,變成高壓蒸汽,去推動汽輪機轉(zhuǎn)動,最后發(fā)出電來。
哪怕我們已經(jīng)把探測器送出了太陽系,我們依然是一群重度依賴燃燒“地球遠古生物尸體”的星際嬰兒,但是化石燃料總有耗盡的一天,且伴隨著不可逆的環(huán)境污染,而現(xiàn)有的核裂變技術(shù)又始終懸著放射性泄漏和核廢料處理的達摩克利斯之劍。
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人類如果不想在地球上因為爭奪最后一點石油而自我毀滅,就必須抬頭仰望星空,去尋找一種近乎無限、絕對清潔、絕對安全的能源,大自然早就把最完美的答案掛在了天上:無時無刻不在進行著核聚變的太陽。
要理解人造太陽的偉大,我們必須先理清“裂變”與“聚變”這對物理學雙子星的本質(zhì)區(qū)別,現(xiàn)今世界上的所有核電站,用的都是核裂變。
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裂變的邏輯是“砸碎”:用中子去轟擊極其極其沉重的鈾或钚原子核,讓它們分裂成更小的原子,在這個過程中釋放出能量,裂變雖然能量巨大,但它有兩個致命缺陷:一是鈾礦資源在地球上極其稀缺;二是它會產(chǎn)生半衰期長達數(shù)萬年的高放射性核廢料,一旦失控就是一場生態(tài)浩劫。
而核聚變,邏輯恰恰相反,它是“縫合”。
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核聚變是將兩個極其輕的原子核,在極端的物理環(huán)境下,強行把它們擠壓、融合在一起,變成一個更重的氦原子,同時釋放出一個中子,根據(jù)愛因斯坦那句震古爍今的質(zhì)能方程 E = mc^2,在縫合的過程中,會有一絲微小的質(zhì)量“憑空消失”,這部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了極其極其恐怖的純粹能量。
為什么說它是真正的“終極能源”?因為聚變完美避開了裂變的所有缺點:
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第一是燃料幾乎無限: 氘在海水中的儲量極其驚人,1 升海水提取出的氘,完全聚變后釋放的能量,相當于燃燒 300 升汽油!地球海水中蘊藏的氘,足夠人類按照目前的能源消耗水平,極其揮霍地使用上百億年。
第二是絕對清潔: 聚變的產(chǎn)物是氦氣,沒有溫室氣體排放,更沒有任何長壽命的高放射性核廢料。
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第三是安全,核裂變一旦開始,就像點燃的炸藥,你必須想盡辦法去“剎車”控制它,一旦剎車失靈就會引發(fā)切爾諾貝利那樣的災難,核聚變極其“傲嬌”,它的點火條件極其苛刻,只要反應爐里出現(xiàn)任何一點微小的故障,聚變反應就會在一秒鐘內(nèi)自動瞬間熄滅。
既然核聚變這么完美,為什么人類搞了半個多世紀還沒商業(yè)化?
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因為要在地球上點燃一顆太陽,科學家們面對的是一道幾乎讓人感到絕望的物理學天塹:庫侖勢壘,氘核和氚核都帶有正電荷。同性相斥,你想要把它們強行按在一起融合,就必須克服極其恐怖的靜電排斥力。
太陽是怎么做的?
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太陽極其簡單粗暴,它擁有極其龐大的質(zhì)量,占據(jù)整個太陽系總質(zhì)量的 99.8%,依靠極其恐怖的萬有引力,太陽在它的核心產(chǎn)生了數(shù)千億個大氣壓,硬生生地把原子核壓碎、揉捏在一起,在僅僅 1500 萬攝氏度的溫度下就實現(xiàn)了聚變。
但在地球上,我們沒有太陽那樣的無敵引力。
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我們唯一能做的,就是瘋狂地提高溫度,讓原子核高速狂飆,像兩顆對撞的子彈一樣,憑借極高的動能強行撞破排斥力,科學家計算出,在地球正常的壓力下,想要點燃核聚變,這個溫度不能是 1500 萬度,而是必須達到令人窒息的1 億攝氏度以上!
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可是在整個宇宙中,沒有任何一種物質(zhì)、沒有任何一種金屬或者陶瓷,能夠承受 1 億度的高溫。 哪怕是地球上最耐高溫的材料鎢,在幾千度時也會化為鐵水,如果把一團 1 億度的火焰放在地上,它會瞬間把整個地球燒穿。
既然沒有物理的盒子能裝下它,怎么辦?
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前蘇聯(lián)物理學家提出了一個堪稱天才的構(gòu)想:托卡馬克,也就是“磁約束核聚變”,當氣體被加熱到 1 億度時,它就不再是氣體了,而是變成了宇宙的第四態(tài):等離子體,在等離子體中,原子核和電子被徹底撕裂,變成了一團帶電粒子的狂暴濃湯。
只要帶電,就會受到磁場的控制。
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于是,科學家們建造了一個極其巨大的、像甜甜圈一樣的環(huán)形真空室,在真空室的外部,纏繞著極其極其粗壯的超導線圈。當通上極強的電流后,甜甜圈內(nèi)部會產(chǎn)生極其恐怖的無形“磁力網(wǎng)”。
這團 1 億度的高溫等離子體,就這樣被這張無形的磁場巨網(wǎng)死死地懸浮、囚禁在真空室的半空中,不與任何實體內(nèi)壁發(fā)生接觸!
目前,中國擁有兩大享譽世界的“人造太陽”雙子星:
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首先是位于合肥的東方超環(huán),如果說點燃核聚變是一場百米沖刺,那么 EAST 的任務就是跑馬拉松,在核聚變領(lǐng)域,不僅要能達到 1 億度,更關(guān)鍵的是你能把這個 1 億度維持多久。如果只閃爍一微秒就熄滅了,那是氫彈;只有讓它穩(wěn)定燃燒,才是真正的發(fā)電機。
EAST 是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,它最極其恐怖的成就是在“穩(wěn)態(tài)長脈沖”上瘋狂刷新人類紀錄。
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- 2021年,EAST 成功實現(xiàn)了 1.2 億攝氏度燃燒 101 秒。
- 隨后,它又創(chuàng)下了 1056 秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行的世界紀錄!
- 這是人類歷史上首次將極其狂暴的“人造太陽”按在摩擦力為零的磁場里,乖乖地燃燒了超過一千秒。
如果說合肥的 EAST 追求的是持久,那么成都的環(huán)流三號追求的就是極其暴力的“高參數(shù)”。
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它的等離子體電流能夠達到極其恐怖的 100 萬安培以上。強大的電流能產(chǎn)生更強悍的磁場,將等離子體極其粗暴地壓縮到更極致的密度和溫度。它是中國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進磁約束核聚變實驗研究裝置。
在這兩臺國之重器內(nèi)部,正無時不刻地上演著宇宙中最極其極端的“冰與火之歌”。
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為了產(chǎn)生足以困住 1 億度等離子體的超強磁場,外部的超導線圈必須浸泡在液氦中,溫度被極其極其嚴苛地控制在 零下 269 攝氏度。
在短短不到幾米的距離內(nèi),一邊是全宇宙最寒冷的極寒深淵,另一邊是比太陽核心還要狂暴 10 倍的煉獄火海!
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維持這種極其極其反人類的極端熱力學梯度,展現(xiàn)了中國在超導材料、真空技術(shù)、等離子體控制等尖端工業(yè)體系上的恐怖實力。
隨著中國 EAST、HL-3,以及全球的技術(shù)狂飆,這個“永遠 50 年”的魔咒正在被打破,如今許多頂級物理學家極其樂觀地預測,我們極有可能在 2050 年左右,看到第一盞由核聚變點亮的電燈。
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這不是一代人能完成的工作,它需要幾代極其極其頂尖的物理學家、工程師,像愚公移山一樣,在那個充滿危險與未知的等離子體湍流中,一點點摸索出宇宙底層的密碼,但只要這團火被徹底點燃,地球上的黑夜,將永遠被照亮。
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