2002年新春,中科院等离子体所的科学家们进行了一次长达数十天的实验,引起了众人的瞩目。这是一次关于未来新能源——核聚变能的实验。虽然这些数据烦琐而深奥,但它却与我们的未来生活息息相关,它表明我们朝着使用核聚变能的目标又迈进了一步。
实现电子温度超过500万度、中心密度大于每立方米1.0×1019、长达20秒可重复的高温等离子体放电;实现了电子温度超过1000万度、中心密度大于每立方米1.2×1019、长达10秒的高参数等离子体放电。
能源?能源!
能源是社会发展的基石。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命,带来了社会、经济地飞速发展。然而这些宝贵的化石能源就这样被烧掉了,同时造成了严重的污染。据估计,100年后地球上的能源将会枯竭。面对着即将来临的能源危机,人类开始寻找新能源。
寻找新能源
为什么太阳能源源不断地向外释放能量,好像永远不会枯竭?这个疑问一直萦绕着人类,直到爱因斯坦提出了狭义相对论才解开了这个谜。在极高的温度下,太阳物质发生核聚变反应,释放出巨大的聚变能,其中极小的一部分来到地球,成为地球上一切生命和能源之源。
核聚变能为人所用
1946年,第一颗原子弹在广岛上空引爆,在这之后不久,氢弹爆炸又获得成功。原子弹利用的是裂变能,真正应用聚变能的是氢弹。这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。氢弹威力无比,但却无法控制,一旦释放就无法挽回。是否可以驯服这只“猛兽”,对聚变能加以控制,使之缓慢释放,造福人类呢?
受控热核聚变的研究
核聚变反应需要1亿度的高温。要达到如此苛刻的条件谈何容易?在这样高的温度下,任何材料做的容器都承受不住。那用什么容器呢?用磁场。科学家设计了一个类似汽车轮胎形状的容器,在上面加上强大的磁场,原子核在磁场的约束下在环中高速运动,碰撞、聚合。虽然原子核的温度很高,但在磁场的约束下只在环中心运动,离容器壁很远,容器壁的温度就没那么高了。这只猛兽终于被科学家驯服,为人所用。
核聚变能——任重而道远
实现受控热核聚变反应非常困难,目前一次反应只能维持几十秒的时间,真正实现商用还需要几十年的时间,但各国学者仍在孜孜不倦地进行着研究。因为实现受控热核聚变的前景十分诱人。核聚变能是一种高效、无污染、无核辐射危险的新能源。1千克氘释放的聚变能相当于4千克铀、660万千克汽油、1千万千克煤产生的能量。氘以重水的形式存在于海水中,储量非常丰富。1千克海水中含有0.03克氘,地球上有1021亿千克水,约含1017亿千克氘。如果都用于核聚变,将可产生1032亿焦耳的能量,足够人类使用几百亿年。海洋将成为人类取之不竭,用之不尽的能源宝库。将来科学技术发展了,还有可能实现其它元素(氦、锂、铍、硼......)的核聚变,将有可能最终解决能源问题。
古代神话中,普罗米修斯采集天火,给人类带来了光明和温暖。运用现代科技手段,我们将发现更多的可利用的新能源。
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