作者:張虎崗 浪漫物理人,著有《發現不一樣的物理》《挑戰壓軸題-中考物理-輕松入門篇》《初中物理是這樣學好的》等暢銷初中物理圖書。
最近幾天,你沒有被“人造太陽”刷屏
各大媒體紛紛報道:
中國的“人造太陽”技術重大突破!
但是當你看到下面這個裝置時是不是瞬間就懵了
說好的“太陽”呢?
怎么沒有光? 不發光也能叫太陽?
是的,這的的確確就是“人造太陽”
人們把它叫做“人造太陽”只是比喻
其實它是一個可以控制核聚變的科技裝置,正式名稱叫“超導托卡馬克實驗裝置(EAST)”,還有一個超酷的名字“東方超環”,它是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,也是中國第四代核聚變實驗裝置。
然而,它和太陽有什么呢?
難道是因為它叫“東方超環”,太陽是從東方升起的嗎?
別急,聽到慢慢道來。
太陽巨大的能量來自核聚變反應。太陽中心的溫度高達2000萬攝氏度,在高溫高壓條件下,氫原子核聚變成氦原子核,并釋放出大量能量。
----太陽就是一個時刻發生著核聚變的“洪爐”。
“人造太陽”就是模仿太陽的環境,從核聚變中獲得大量能量,這些能量可以進一步被轉化為電能。
就像現在的核電站。
現在明白了吧,快劃重點呀!
且慢,核電站?
不是已經早就有了核電站嗎?為什么還要搞“人造太陽”呢?
原來,我們現在的核電站利用的是核裂變,即通過重原子核分裂成輕原子核來獲取能量。
今天全世界已經建成了幾百個核電站,核電發電量接近全球發電量的五分之一,為緩解能源危機做出重要貢獻。
但是,核裂變有一個致命的弱點:鈾核發生裂變時,在釋放能量的同時,也會產生射線。如果這些射線泄漏出去,會對人和其他生物造成傷害;它產生的核廢料還具有放射性,要深埋在人煙稀少的地方。
所以,核電站要建在遠離人群的地方。
核聚變就不同了。
核聚變獲得的能量比裂變要多得多,更重要是聚變沒有廢物,也不會產生放射性污染,也不擔心出現核泄露什么的,還有一點就是它的“燃料”資源豐富,取之不盡,用之不竭。
所以,如果將來有一天在你家旁邊出現核電站,你可不會害怕喲!
選自《發現不一樣的物理》
既然核聚變這么好,為什么還現在不廣泛應用呢?
這個嘛!一言難盡。
簡而言之,要實現聚變需要一個超級高超級高的溫度。
我國“人造太陽”項目獲得重大突破,去年創造了“101.2秒高約束模等離子體運行”的穩定時間世界紀錄,現在又使等離子體中心電子溫度首次達到1億度,堪稱核聚變實驗的又一個里程碑。
但是,這還是萬里長征剛剛開始,要實現聚變商業化發電,溫度和時間上還需要向上億度、數千秒的目標邁進,而且需要有可控性,很多技術難題需要攻克。
同學們,努力吧!還等什么,說不定明天你就攻克這些難題的人。
為什么超導核聚變裝置HT-7被稱為是人造太陽?請你談一下當這個實驗成功后,投入使用,用于核電站發電,對人類社會有什么影響?
答案:因為它們都是利用核聚變產生能量的;可節約能源,解決人類的能源危機、能減小環境污染等。
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張憲魁教授:原來物理可以這樣學芳批版《發現不一樣的物理》,看過了你也會忍不住拿起筆
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