合肥“人造太阳”，7000万℃的高温下运行17.6分钟，水平如何？|人造太阳|合肥|宇宙|核聚变|核裂变|粒子|超导|高温

如果有一天，太阳熄灭了，我们该怎么办？试想一下，地球陷入黑暗，植物无法进行光合作用，地球气候处于疯狂状态，人类就这样进入毁灭状态？当然不是，宇宙的太阳都熄灭了，我们还有人造太阳。

太阳是一个巨大的火球

与其说是人造太阳，不如说是可控的核电站。活力。太阳能的大部分能量以热能的形式散失，而人造太阳可以转化为人类想要的能源。有了它，我们不仅不用担心有一天会没电，甚至不用担心太阳会熄灭。那么人造太阳呢？

人造太阳的想象

太阳

太阳是宇宙中一颗普通的恒星，无论大小、质量、位置，都没有什么特别之处，就连它的年龄也不会太大，46亿岁，它还是一颗处于全盛时期的年轻恒星，它还能燃烧大约50亿年。

旋转的太阳

太阳表面温度高达6000摄氏度，内核1600万摄氏度。那么所有这些能量从何而来？不会是太阳凭空发热吧？太阳放出的热量来自它的氢能。是的，整个太阳系中最重的天体，占其质量99%以上的太阳，其实是由最小的氢组成的。

太阳的内部结构

氢是宇宙中最早诞生的元素，也是元素之王。之后的一切都是在它的基础上形成的。宇宙中元素的自然合成会一直持续到26到28号元素，越往前越难。可以说，没有氢，就没有后来的整个元素周期表。氢有最简单最原始的原子结构，一核一电子。但它可以结合形成一个新的原子——氦原子。

氢原子结构示意图

这种小原子结合成大原子的过程叫做核聚变，这也是太阳发光发热的主要原因。太阳是一个巨大的核反应堆，一直在进行聚变反应。既然知道了它的原理，人类就可以模拟太阳能供暖系统了。氢是地球上最丰富的元素。早在1939年，人类就知道了原子核的能量，进而解锁核聚变制造氢弹。由于核能是未来的主要能源，人造太阳项目自然也被许多拥有核技术的国家提上了议事日程。

核聚变过程

人造太阳

人造太阳的本质是热核聚变实验反应堆，属于核技术的范畴。很多人一听到核技术就脸色难看，因为这是一项可怕的技术。它的确能带来化石能源无法比拟的能源，但同时，它的破坏力也是有目共睹的。

核辐射包括α粒子、β粒子、γ射线和中子射线长期以来，任何有机生命体都会在辐射中遇到基因突变。这种突变是不可逆的，直接改变了一些生物的外在特征，并引起奇怪的疾病。人类历史上发生过两次严重的核辐射事件，一次是二战时期的广岛和长崎，第二次是前苏联的切尔诺贝利核电站事故。

切尔诺贝利核电站事故

那么人造太阳是自取灭亡的坟墓吗？当然不是，人造太阳采用的是核聚变技术，原料是氢原子。原子弹和一些核电站使用的核裂变技术，的原料是铀、钚等重原子，具有一定的污染性。

人造太阳使用的不是简单的核聚变，而是可控核聚变，即可以随时启动和停止。可以从海水中提取氢原子，简直无穷大。

人造太阳的核心是前苏联于1950年代发明的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。它是一种环形磁约束控制装置，可以在其上进行核聚变反应。相关结果以短脉冲的形式产生。如何进行连续反应是需要攻克的关键。将氢的同位素氘或氚添加到装置内部的真空室中，然后装置运行，此时会产生等离子体。高速运行时会发生核聚变反应。

全超导托卡马克装置

人造太阳的利用率只有7‰，是所有能源中利用率最低的，但产生的能量却是惊人的。一升海水参与核聚变产生的能量相当于约300升汽油。更重要的是，成分是现成的和无限的。铀、钚等核裂变物质在地球上不仅含量低，而且危险，因为它们是放射性元素。

重大突破

2021年12月30日，中科院合肥研究所传来喜讯，我国人造太阳能装置在7000万摄氏度下持续17.6分钟。这是世界上第一个超过千秒记录的人造太阳能装置产生的脉冲。这是世界上最高级的！

EAST全超导托卡马克核聚变实验装置主机

前面提到，人造太阳的核心是全超导托卡马克核聚变实验装置，只能产生短脉冲。延长脉冲时间。1990年代，欧盟、美国、日本相继在这方面取得进展。我国在人造太阳装置上起步较晚。起初，我们只能将前苏联的T7改成HT-7。

2000年，我国全超导托卡马克核聚变实验装置计划开始筹备和实施。经过了将近10年的努力，我们终于得到了我们自己的核心器件。

全超导托卡马克核聚变实验装置

因为这个装置呈环状，所以中国的人造太阳也被称为东方超环。2006年建成投产，是世界上第一台非圆形截面全超导托卡马克核聚变实验装置。仅三年后，即2009年，东方超环首轮物理放电实验获得成功。

2016年，该设备在5000万摄氏度的高温下打破了世界纪录。后来又创造了一项新的世界纪录，可重复1.2亿摄氏度101秒、1.6亿摄氏度20秒。在此之前，国际上的同类装置只能在1亿摄氏度左右的温度下维持20秒。

中国人造小太阳模型

东方超焕只有国际热核试验堆（ITER）的1/3左右，高11米，直径8米，重400吨。这一次，它能够在7000万摄氏度下运行17.6分钟。打破了2012年创下的411秒的世界纪录。不仅有助于中国未来的核聚变反应，也将为世界各国的研究提供参考。

东方高铁概况

东方高铁是一种可控核聚变发电技术，不使用放射性元素，因此没有核裂变反应的危险。如果实验过程中出现意外情况，只需降低温度和压力，反应过程就会立即停止，就这么简单。此次创造新纪录，让中国直接进入了世界领先水平。然而，我们并没有就此止步。中国将再造一个新的人造太阳，预计2035年正式建成投入使用。

未来意义

我国为什么要花那么多精力和金钱在人造太阳上？这是因为，在能源紧缺的今天，谁先掌握了新能源技术，谁就掌握了未来。

我国每年的用电量约为7.2万亿千瓦时，其中火力发电占总发电量的70%以上，这意味着我国必须燃烧大量的化石能源，不仅消耗我国的资源，还会产生大量二氧化碳，污染环境。如果使用人造太阳，虽然它的利用率只有7‰，但是取之不尽用不完。

当今世界，化石能源日益紧张，环境进一步恶化。西方国家为了能源撕破了丑脸。然而，斗争仍在地球上。只要人类不离开地球，能量枯竭的危险就需要全人类共同承担。寻找能够替代煤炭、石油和天然气的新能源是关键。在所有新能源中，核能是目前最有可能取代传统化石能源的。唯一的缺点是人们对它还处于研究状态。

核能发电

人类的核武器属于不可控核聚变，而人造太阳属于可控核聚变，安全性提高了许多级别。更重要的是，人造太阳的技术不仅可以用于发电，还可以用于航天，成为真正的核能。能源一直是制约人造航天器的关键。首先，它是用航空煤油发射上太空的。进入太空后，它使用太阳能。到达远离太阳的地方后，携带的能量被使用。

中国的“人造太阳”装置

目前的核电池技术只能说处于初级阶段，所以再过一定时间，人造飞船就会没电了。例如航海者♂的很多零件都已经停产，以节省电力和明智地使用能源。然而，科学家们悲观地预测，再过一段时间，它就会与人类彻底失去联系。

如果人类能够克服人造太阳的困难，可以把这项技术用在未来的探测器上，那么飞向太阳系就不再是遥不可及的梦想，我们需要的只是花点时间等等。

奔腾的太阳系

隐隐忧虑

虽然人造太阳采用的是核聚变反应技术，比核裂变更安全，但不代表它100%没有问题。它模拟了太阳，太阳不仅散发热量，还有大量的辐射，不然人类为什么不能在阳光下晒太久，不然会得皮肤癌。即使臭氧层阻挡了大部分的紫外线，依然无法消除对人体的伤害。

紫外线

既然太阳是人类模拟出来的，那么人造太阳肯定也有负面影响，不过目前还处于实验阶段，很多问题还没有显现出来。当然不能等到以后投入使用后出现问题再去解决，否则会造成无法挽回的损失。因此，现阶段的研究并不能解释未来的一帆风顺。尽管中国科学家打破了记录，但他们非常低调，因为他们知道在未来还有更多的困难需要克服。