關于資源枯竭的問題,最近這些年一直困擾著科學界,現在全球范圍內的可利用資源越來越少,這就急需找到新的能源來替代這些原有的資源,不過面對這種全球資源不斷枯竭的情況,想要尋找新的資源作為替代品談何容易,雖然現在已經找出了很多不同的新能源,不過并不能夠替代傳統的石油、煤炭資源。面對這個問題,從1985年開始,全球范圍很多不同的國家就開始合作研究國際熱核聚變實驗堆計劃,到2006年中國也正式加入了這一計劃,這一計劃也被稱之為“人造太陽”,日前中國在這方面更取得了革命性的突破,如果人造太陽真的能夠成功,那么在未來人類將真正的從根本上解決能源枯竭的問題,使用人造太陽就能夠獲取能源。
想要了解這項最新的清潔型能源究竟是怎樣的存在形式,就要先了解什么是人造太陽,其實簡單的來說人造太陽,就是一個溫度上億的高溫等離子體火球,只不過是要將這個火球用磁場懸浮起來,然后對這個火球進行加溫控制,最終能夠實現這個火球的核聚變,其過程就像是模擬現在的太陽內部發生核聚變一般。
這樣來說聽起來好像是很簡單,但其實要真正的實現人造太陽,能夠為人類提供像是現在太陽所提供的清潔太陽能源,還需要解決很多的難題。
我們現在所觀測到的太陽在不停地發生著核聚變,這就造成了太陽源源不斷地向外散射光和熱能,從而為我們地球上的萬物生長提供了穩定的光和熱,我們現在要制造這種人造的太陽,要如何能夠實現這種源源不斷地供給光和熱呢?
科學家表示,想要建造這種人造太陽溫度極高的等離子天體,首先要解決這種飄忽不定的存在狀態,如何能夠控制穩定的等離子天體,就成了科學家需要解決的一個難題,關于這個問題中國科學家提出了托卡馬克裝置,中間看起來像是那種圓形甜甜圈,四周有十幾個觸角,在內部可以直接裝上封閉的磁場,這樣就能夠約束離子活動。
雖然現在這個設備已經有了,但是面對上億的溫度,想要將這個裝置直接溫度升到上億高溫還需要不斷的改進,必須要達到足夠的密度,不過現在由于某些原因這一條件還不能滿足,所以想要實現核聚變還是不行的。
另外一個問題,關于這種核聚變的能源來源問題,科學家表示,最容易實現核聚變的能源來源應該是氫的同位素氘和氚。氘主要是來自于海水之中,一公斤海水里面所含有的氘,如果發生核聚變之后做釋放出來的能量相當于300升汽油燃燒,而現在我們地球上的海洋水所蘊含的這種氘,最起碼超過40萬億噸。
這種氘如果真的發生核聚變反應之后,產物是氦,這是一種無放射性的產物,因此對于自然界沒有任何的危害,所以使用這種氘核聚變來解決未來的能源問題是非常明智的選擇。
中國在整個人造太陽計劃之中擔任了百分之九的研發任務,其主要就是目前中科院公布的研究成功全超導托卡馬克裝置,成功的實現了穩定運行一百秒以上,這個裝置也成為目前世界上穩定時間最長的核聚變實驗裝置。
中科院相關研究人員表示,關于這一研究成果的公布,可以說是里程碑式的重大突破,同時也標志著我國在這一方面取得了重大的成果,逐步在引領國際前沿,對于未來研究人造太陽,具有重大的科學意義,從而也為人類進一步能夠開發核聚變清潔能源,提供了更加重大的技術保障。
不過科研人員也表示,他們現在還在急需尋找一種更加適合核聚變的新型耐高溫材料以及另一種核聚變所需要的原料氚,只有這兩種元素在一起才能夠發生劇烈的反應,從而產生聚變。
氚是目前地球上非常稀有的一種元素,其成本非常的高,所以現在科學家試圖在核聚變反應的過程中是否能夠自行的產生氚元素,這樣氚元素就能夠不斷的提供自給自足,盡量減少燃燒的損失。
雖然現在在這方面已經取得重大的突破,但是真正要實現核聚變人造太陽,還是需要幾代人的不斷研究嘔心瀝血,或核聚變真的能夠并網發電,而且能夠將生產成本不斷的降低,說不定在未來我們真的能夠使用這種新的清潔替代能源,擺脫資源枯竭的難題。