容器內裝著實驗用的燃料
實驗裝置的內部結構
有望帶來人類能源革命
目前的核電廠和核武器都是采用核裂變的方式來獲得能量。然而,由于這種獲得能量的方式采用的是對人體和環境造成極大破壞的放射性物質,核武器已被國際社會禁用,核裂變電廠也將漸漸退出能源舞臺,最終登上能源舞臺的就是核聚變,能源革命可能到此為止,以后人類將因為核聚變發電的成功而不再受能源匱乏的困擾。核聚變反應堆又稱為“人造小太陽”,因為太陽和其他恒星本身就是一個巨大的核聚變反應堆,它們內部有大量氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)。在太陽高溫高壓的環境下,這些氘原子和氚原子不停地撞擊而進行聚變反應,因此產生了照亮整個太陽系的巨大熱量。
科學家要想讓氘原子和氚原子在特殊的位置發生碰撞并且發生聚變,需要1億攝氏度以上的極高溫環境。用核聚變原理造出來的氫彈就是靠先爆發一顆核裂變原子彈而產生的高熱,來觸發核聚變起燃器,使氫彈得以爆炸。但是,用原子彈引發核聚變只能引發氫彈爆炸,卻不適用于核聚變發電,因為電廠不需要一次驚人的爆炸,而需要緩緩釋放出來的電能,也就是需要“可控核聚變”。多少年來,可控核聚變反應的夢想一直被許多科學家認為不可能實現。但是,科學家們最近進行的一些實驗表明,處理如此高溫的物質雖然十分困難,但也并非不可能。激光技術的發展,使可控核聚變的“點火”難題有了解決的可能。目前,世界上最大激光輸出功率達100萬億瓦,足以“點燃”核聚變。除激光外,利用超高溫微波加熱法,也可達到“點火”的溫度。
在最初的研究中,加熱和容納等離子體所需的能量超過了核聚變反應所產生的能量。也就是說投入大于產出,因此有科學家稱“核聚變反應器是核物理學家的一個價格昂貴的玩具”。由此,1997年美國停止了核聚變反應的研究。然而沒過多久,英國的歐洲聯合實驗室和日本的JT-60核聚變反應器都成功地使核聚變產生的能量大于它消耗的能量。日本研究核聚變反應甚至能達到5.2億度的高溫,每分鐘產生的能量比消耗的能量高出25%。這項研究進展打消了一些國家政府的疑慮,進而重新投入資金研究核聚變反應。(劉妍)
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