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铁桶里面造太阳

2009-05-11

小哥白尼·趣味科学画报 2009年4期
关键词:铁桶原子核核聚变

小 静

这个铁桶就是传说中的人造太阳?你一定早有耳闻,伟大的人造太阳能像真的太阳一样,源源不断地释放出巨大的能量,它不但能摆平能源短缺的问题,还能把地球从温室效应的沼泽中救出来,可是,眼前的这个铁桶,怎么看都不像太阳唉!

喂喂,先纠正一下,人家可不是铁桶,而是用特殊材料制成的复杂设备,主要部分是环形真空管道。它的真名叫托卡马克,之所以被称为人造太阳,是因为它产生能量的原理和太阳产生能量的原理类似。在极高的温度下,太阳上的氢原子核先聚合成氘原子核和氚原子核,最后聚合成氦原子核,即发生了多次核聚变反应,并释放出巨大的能量。有所不同的是,在人造太阳里发生核聚变反应的不是氢原子核,而是氘原子核和氚原子核。

其实在人造太阳之前,人类已经成功实现了核聚变反应,还造出了威力无比的氢弹。可是,我们需要的不是一次超级大爆炸,而是稳定释放出能量的方法,这样才能造福人类。这就是人造太阳的终极目标!

不过,要实现核聚变,最起码的条件就是上亿度的高温,人造太阳能做到吗?要知道,为了让氢弹实现核聚变顺利爆炸,必须先引爆一颗原子弹,利用瞬间产生的高温,触发核聚变反应。难道人造太阳开工之前,也要用原子弹来启动吗?

当然不是,科学家们可是想尽了办法,让人造太阳安全升温哦!就像这样:

加热方法一:欧姆加热。就像是电暖气,给它通上电,它就会在很短的时间里散发热量。因为给人造太阳提供的电流相当大,所以就会产生不可思议的高温。不过,即使这样也不能达到上亿度的高温。加热方法二:波加热。和用微波炉加热食物的方法类似,在波的影响下,人造太阳里用来发生核聚变反应的原子核疯狂地碰撞,于是温度升高。也就是说,波的能量越大,原子核碰撞得越快,产生的热量也就越多!

加热方法三:高能中性粒子束加热。就是把具有高能量的中性粒子注入人造太阳的大肚子里,使它们与氘原子核和氚原子核发生碰撞、电离等作用,最终实现上亿度的高温。

这时,如果氚核和氚核达到必要的数量和密度,并且维持一定的时间,核聚变就发生喽!也许你会担心,剧烈的核聚变反应该不会把人造太阳炸得四分五裂吧?多虑啦!人造太阳肚皮里的真空层,会隔绝核聚变产生的所有热量哦,而且,它的肚子里还有超强的磁场,可以把超高温的反应物质约束起来,让它们集中在真空室的环形轨道里,所以根本就不会威胁到它的肚皮啦!

人造太阳实现了可控核聚变反应,并在2006年9月28日成功放电。虽然放电的时间只有3秒钟,放电的能量也不能被利用,但是这却给人们带来了很大的希望!现在,人造太阳仍在实验阶段,让我们一起期待它的成功吧!

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