人造太陽(yáng)：開啟能源新紀(jì)元，探索宇宙新可能

作者曾衡 段躍初

在人類對(duì)能源的不懈探索歷程中，2025年1月20日注定是一個(gè)值得銘記的日子。位于安徽合肥的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），這個(gè)被形象地稱為“人造太陽(yáng)”的科技重器，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運(yùn)行。這一突破，猶如一道曙光，照亮了人類能源變革的前路，也引發(fā)了大眾對(duì)“人造太陽(yáng)”的諸多好奇與探討。

一、什么是“人造太陽(yáng)”

“人造太陽(yáng)”，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是模擬太陽(yáng)內(nèi)部核聚變反應(yīng)的裝置。太陽(yáng)，這顆高懸于天際的恒星，每時(shí)每刻都在進(jìn)行著核聚變反應(yīng)，它將氫原子核聚變成氦原子核，在這個(gè)過(guò)程中，質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為能量，以光和熱的形式源源不斷地釋放出來(lái)，滋養(yǎng)著地球上的萬(wàn)物。而“人造太陽(yáng)”，就是科學(xué)家們?cè)噲D在地球上復(fù)制這一過(guò)程的偉大嘗試。

核聚變能源具有諸多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。首先是原料豐富，核聚變的主要原料氘和氚，在地球上儲(chǔ)量極為可觀。其中，氘大量存在于海水中，一升海水中提煉出來(lái)的氘與另外一種原料氚經(jīng)過(guò)聚變反應(yīng)釋放出的能量，相當(dāng)于300升汽油燃燒的能量。其次，核聚變安全高效，它不像核裂變存在核廢料處理難題，也不會(huì)發(fā)生核泄漏等災(zāi)難性事故。再者，核聚變清潔低碳，用它發(fā)電可提供近乎零碳排放的清潔能源，這對(duì)于緩解全球氣候變暖、減少環(huán)境污染意義重大。

二、“人造太陽(yáng)”會(huì)引起光污染嗎？

很多人可能會(huì)擔(dān)心，“人造太陽(yáng)”在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的光線，從而導(dǎo)致光污染，影響人們的正常生活。其實(shí)這種擔(dān)心大可不必?！叭嗽焯?yáng)”主要是在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部進(jìn)行高溫等離子體的約束和聚變反應(yīng)，其產(chǎn)生的光線被嚴(yán)格限制在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部。

從原理上講，光污染通常是指過(guò)量的光輻射對(duì)人類生活和環(huán)境造成不良影響。而“人造太陽(yáng)”的實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)并捕獲其產(chǎn)生的能量，而不是向外釋放光線。與日常生活中常見的強(qiáng)光污染源，如城市中的大型廣告牌、夜間施工照明等不同，“人造太陽(yáng)”產(chǎn)生的光線不會(huì)直接照射到周圍環(huán)境中，更不會(huì)對(duì)居民的正常休息和睡眠造成干擾。

三、“人造太陽(yáng)”會(huì)影響人的正常休息睡眠嗎？

“人造太陽(yáng)”并不會(huì)影響人的正常休息和睡眠。一方面，它的運(yùn)行地點(diǎn)通常位于專業(yè)的科研機(jī)構(gòu)內(nèi)，與居民區(qū)保持著一定的安全距離。另一方面，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是在嚴(yán)格的控制和防護(hù)措施下進(jìn)行的，不會(huì)產(chǎn)生任何噪音或其他可能影響人們休息的因素。

與傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式，如火力發(fā)電站的巨大噪音、核電站可能存在的輻射擔(dān)憂相比，“人造太陽(yáng)”可以說(shuō)是非?！鞍察o”和“安全”的。它的運(yùn)行不會(huì)像一些工業(yè)設(shè)施那樣，在夜間發(fā)出嘈雜的聲音，打破夜晚的寧?kù)o，干擾人們的睡眠。

四、“人造太陽(yáng)”會(huì)升高地球溫度嗎？

從能量守恒的角度來(lái)看，“人造太陽(yáng)”雖然在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生巨大的能量，但這些能量都被用于發(fā)電或被實(shí)驗(yàn)裝置吸收轉(zhuǎn)化，不會(huì)直接釋放到地球環(huán)境中導(dǎo)致地球溫度升高。而且，核聚變能源是一種清潔能源，不會(huì)像化石燃料燃燒那樣產(chǎn)生大量的溫室氣體，從而加劇全球氣候變暖。

地球的溫度主要受到太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、海洋洋流以及人類活動(dòng)排放溫室氣體等多種因素的影響?！叭嗽焯?yáng)”產(chǎn)生的能量，相較于太陽(yáng)輻射到地球的能量，以及地球自身的能量循環(huán)體系來(lái)說(shuō)，是微乎其微的，不會(huì)對(duì)地球的溫度平衡產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。

五、人類可不可以隨時(shí)調(diào)控“人造太陽(yáng)”的溫度？

在目前的技術(shù)條件下，人類已經(jīng)能夠?qū)Α叭嗽焯?yáng)”的溫度進(jìn)行精確調(diào)控。以EAST裝置為例，科學(xué)家們通過(guò)一系列先進(jìn)的技術(shù)手段，如超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)約束高溫等離子體，利用射頻加熱、中性束注入等方法來(lái)提升和維持等離子體的溫度。

在實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運(yùn)行的過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)需要精確控制各種參數(shù)，確保等離子體在高溫狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。這就像是一場(chǎng)精密的舞蹈，科學(xué)家們需要在不同的時(shí)刻，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展和需求，調(diào)整加熱功率、磁場(chǎng)強(qiáng)度等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)“人造太陽(yáng)”溫度的有效調(diào)控。而且，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們對(duì)“人造太陽(yáng)”溫度調(diào)控的能力也在不斷提升，未來(lái)將更加精準(zhǔn)和高效。

中國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST的重大突破，讓我們離核聚變能源的廣泛應(yīng)用又近了一步。它不僅不會(huì)給我們的生活帶來(lái)諸如光污染、影響睡眠、升高地球溫度等負(fù)面影響，反而將為人類帶來(lái)清潔、高效、可持續(xù)的能源，徹底改變我們的能源結(jié)構(gòu)，甚至可能幫助人類實(shí)現(xiàn)星際航行的夢(mèng)想。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，“人造太陽(yáng)”必將在未來(lái)的人類社會(huì)中發(fā)揮不可替代的作用，開啟一個(gè)全新的能源時(shí)代。