来自星辰的能量——核聚变
这个装置,叫HL-2A,全名叫做中国环流器2号A,是做可控核聚变的。
中国环流器2号A
“我们不是做原子弹的” HL-2A坐落在四川成都的核工业西南物理研究院,简称为核西物院。隶属于中国核工业集团。 某种程度上,这是中国最神秘的单位之一,他们要做的,就是核聚变。 一提到“核”,人们脑海里大多还停留在广岛原子弹的巨大蘑菇云。 广岛原子弹所产生的蘑菇云,图片来源:Sohu.com 所以,想到那些坐落在中国大地内陆,名字里有“核”的单位,人们总要问一句:“是不是在造原子弹啊?” 但事实上,原子弹是核能利用最原始的阶段,它背后的技术是核裂变。相较于核裂变,核聚变要更为“高级”。 核聚变,或者叫核融合,是指两个原子核结合成一个较重的核和一个极轻的核的反应。 在这个过程中,会有一部分物质质量“消失”掉了。根据爱因斯坦那妇孺皆知的方程,E=mc,这部分“消失”质量会转变为巨大的能量。 核聚变是自然界最伟大的能量来源之一。天空中高悬的太阳,就是靠着核聚变产生着滋养人类的光芒。 太阳通过核聚变反应发光发热,图片来源:helloorf.com 核聚变,就是星辰的力量。 很遗憾,关于核聚变,我们听到最多的,仍然是武器。 氢弹,威力是原子弹的数百倍,基本原理就是核聚变。 只用作武器的话,我们未免太小看核聚变了。 自从1951年,美国氢弹爆炸实验成功后,人们一直绞尽脑汁想把这毁天灭地的力量加以利用。 也就是,可控核聚变。 永远都是“五十年后可以商用” 目前,人类最给予厚望,是氘和氚的聚变反应。 这两种氢的同位素,经过聚变后可以形成一个氦核和一个中子,并放出巨大的能量。 氘和氚的聚变反应,图片来源:Wikimedia Commons 可控核聚变被认为是人类的终极能源。原因主要有三方面: 首先,核聚变的原料特别丰富,仅仅从一升海水里提炼的氘元素,通过聚变反应释放的能量,相当于300升汽油。再有,氘氚聚变几乎不产生污染物,更不会有温室气体排放; 在安全性上,聚变设备只要一断电,反应就会立刻停止。 然而,可控核聚变很难,真的很难! 有多难? 业内流传一个久远的笑话: 当人们问核物理科学家,“还要多久才能用上核聚变的电能?” 得到的答案永远是,“五十年之后”。 可控核聚变的难点主要有两个: 一是如何实现开启核聚变反应? 要引发两个原子核的聚变,需要提供巨大的能量。在氢弹中,为了达到聚变的能量要求,科学家们在氢弹中植入了一个原子弹。实际使用时,先引爆原子弹,产生瞬间的超高温,借以开启氢弹的核聚变过程。 但是,总不可能在发电站里不断引爆原子弹吧? 为了达到聚变需要的高温条件,人们提出了很多种解决方法,其中最为广泛采用的叫做中性粒子注入。 这种技术就是使用含有很高能量的粒子去撞击核裂变原料(氘和氚),从而将它们加热到超高温度。 多高呢?一亿度!