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標題: “人造太陽”的大磁鐵如何？耗時數(shù)年研制,，磁力可將航母吸離地面 [打印本頁]

作者: twq19810302 時間: 2023-2-10 11:15
標題: “人造太陽”的大磁鐵如何,？耗時數(shù)年研制,，磁力可將航母吸離地面

或許你也聽說過“人造太陽”,，這一裝置可是如今科研界的“香餑餑”,，因為它是人類實現(xiàn)可控核聚變的關(guān)鍵,。

人造太陽如今是科學(xué)界的香餑餑

但想要將其制造出來可沒有那么容易,，其中各個裝置的技術(shù)含量都超乎想象，比如位于其中心的“大磁鐵”,，人們耗時數(shù)年研制,，才讓其順利誕生，據(jù)悉它的磁力甚至可將航母吸離地面,。

那么，“人造太陽”這一裝置到底是什么,？它的“大磁鐵”真的有那么強嗎,？如果未來“人造太陽”真的能順利誕生并在正常運行，又將會給人類世界帶來什么樣的影響呢,？

備受關(guān)注的“人造太陽”

人們在研究太陽的過程中,，發(fā)現(xiàn)太陽就像是一個純天然的核反應(yīng)堆，能夠不斷通過核聚變的方式產(chǎn)生能量,。在這個過程當(dāng)中,，不僅不會產(chǎn)生什么有害的物質(zhì)，損耗也相對較少,。

太陽是一個純天然的核反應(yīng)堆

在這種情況下,，人們決定開始向太陽學(xué)習(xí)，借鑒它制造能量的方法,，在地球上建造出“人造太陽”,，讓其能源源不斷的為我們提供能源。這個裝置名為國際熱核實驗反應(yīng)堆,，簡稱ITER,，位于法國南部。

ITER位于法國南部

根據(jù)資料來看,，這一裝置計劃用氘和氚的混合物作為原材料,，然后進行聚變,。這主要是因為這樣的組合不僅能釋放出超高的能量，氘元素在自然界當(dāng)中的儲量還非常大,。

資料顯示氘在地球海洋中天然豐度,，在所有6420個氫原子中含有約一個氘原子（見重水）。因此,，氘約占海洋中所有天然氫的0.0156%（按質(zhì)量計0.0312%）,，而質(zhì)子占99.98%以上。

氘在地球上的天然豐度比較高

可是想讓核聚變在人們的掌控下收放自如并不容易,，首先氣體的溫度就必須能達到1億度以上,。當(dāng)溫度達到這個限值的時候，就會出現(xiàn)許多自由帶電粒子構(gòu)成的等離子體,。

這樣,，是否就意味著完成了呢？

并不是,，因為等離子體難以被容器約束,，所以它們可能會逃逸或者飛散，而一旦它們逃逸,，我們之前的“燒開水”做法都將失去作用,。因此，不僅要將溫度加熱到超高的閾值,，人們還要將高溫等離子體“關(guān)起來”,，將它約束起來，最終讓其為我們所用,。

很顯然,，正常的容器是無法約束等離子體的，所以人們就想到使用具備比和磁力線的磁場,，來為它們量身打造一座“監(jiān)獄”,，大家將其稱為“磁籠”。這個磁籠約束能力越強,，就意味著等離子體的損失會越小,，從而讓高溫可以維持，核聚變反應(yīng)能夠穩(wěn)定進行,。

簡單來說,，這種裝置就是借助封閉性磁場容器，從而創(chuàng)造出和汽車內(nèi)部輪胎十分相似的傳輸模型,。當(dāng)我們讓其通電以后,，其內(nèi)部就會出現(xiàn)規(guī)模較大的螺旋型磁場，從而帶動核粒子運動。此時溫度再達到預(yù)期的話,，這些粒子就能發(fā)生核聚變反應(yīng),。

借助這一裝置，可以讓其中的粒子發(fā)生聚變反應(yīng)

由此可見,，提升溫度是第一難題,，防止等離子體逃逸并且讓溫度得以維持是第二個難題。而在第二個難題當(dāng)中,，創(chuàng)造“磁籠”的磁體就是關(guān)鍵所在,。

它的大磁鐵到底有多強？

不難看出,，人造太陽裝置的核心就是中央電磁閥磁鐵,，因為它既能啟動等離子體電流，又能在這一裝置運行的過程中驅(qū)動和塑造等離子體,。根據(jù)資料來看,，ITER的中央電磁閥是由美國負責(zé)設(shè)計、研發(fā)的,，其中的導(dǎo)體則來源于日本,。

人造太陽的核心裝置是中央電磁閥磁鐵

由于人造太陽裝置的體格非常大，所以處在它核心的中央電磁閥也被分成了六個獨立制造的模塊,，人們將六個模塊分別完成之后,，才會開始組裝。從公布的相關(guān)照片來看,，這個“大磁鐵”的每一個模塊都大的驚人,，單個的重量都在100噸以上。

這就意味著,，如果人們把它組裝完成的話，整個中央電磁閥磁鐵的重量將達到1000噸左右,。此外,，這個大家伙不僅個頭大，能夠提供的磁場還能達到13特斯拉,，除此之外,，還能感應(yīng)到15萬安倍的等離子體電流。

中央電磁閥磁鐵能夠提供超強的磁場,，就像是太陽的迷你版一樣

從前,，人們從未制造過這種功率和脈沖的超導(dǎo)磁體，所以它對于人類來說是具有重大意義的,，標志著我們的科技更進一步,。

資料顯示，根據(jù)目前的數(shù)值預(yù)算這一中央電磁閥可以將航空母艦抬出水面，并且其支撐結(jié)構(gòu)的尺寸可以承受相當(dāng)于航天飛機升空時推力兩倍的力,。

由此可見,，將航母“吸離地面”這種說法并不算夸張，而是真實存在的,，它的磁力確實恐怖,。只不過，人們并不會真的用這塊大磁鐵去做這種嘗試,，因為它只有在“人造太陽”裝置當(dāng)中,，才能發(fā)揮出自己最大的優(yōu)勢。

它的磁力甚至能夠?qū)⒑侥肝饋�,，非常的恐�?/font>

當(dāng)這個磁鐵組裝完成,，并且和裝置當(dāng)中的其他部件完美融合，構(gòu)成ITER托卡馬克的時候,，“人造太陽”的“光芒”就將正式造福人類,。到那時，我們不必再為能源不足和環(huán)境污染發(fā)愁了,，畢竟這家伙不僅可以瘋狂的發(fā)電,，還不會產(chǎn)生溫室氣體或者長效放射性廢物。

對此通用原子工程和項目總監(jiān)約翰·史密斯（John Smith）強調(diào),，“它的制造是有史以來規(guī)模最大,，最復(fù)雜和最苛刻的磁鐵項目之一。我們都感到有責(zé)任,，從事一項有可能改變世界的工作,。”

制造中央電磁閥磁鐵的美國團隊

不論是制造者還是等待ITER成功建成的人,，都對這個大磁鐵充滿了期待,。當(dāng)然，其實這本質(zhì)上是對“無限能源”的向往,。

實際上,，這些年不止世界各國在合作建造“人造太陽”，我國也在努力進行自主研發(fā),。

人人都在“種太陽”

當(dāng)我們回顧人類能源史,，就會發(fā)現(xiàn)在能源更迭當(dāng)中占得先機的人，才能掌握發(fā)展的主動權(quán),。不論是木材,、煤炭還是石油，古往今來,，人們?yōu)榱藸帄Z能源總是打的頭破血流,。

人類過去總是會為了爭奪能源而打仗

這也是為什么，如今世界各國都在牟足勁兒研究可控核聚變，希望能夠率先創(chuàng)造出可以用來發(fā)電的“人造太陽”,，掌握發(fā)展的先機,。

說到這兒，有人可能疑惑,，這么來說ITER本身是無法發(fā)電的嗎,？

的確，它確實不具備發(fā)電功能,，從本質(zhì)上來說它只是一個實驗裝置,。但是它的存在卻十分關(guān)鍵，因為沒有人可能一口吃成胖子,，所以我們必須要通過“實驗裝置”來不斷地分析驗證,，最終讓它能夠完美的為人類服務(wù)。

人造太陽目前不具備發(fā)電功能,，它只是一個實驗裝置

而我國也早早就注意到了在這一實驗的重要性,，自主研制出了世界首個全超導(dǎo)托卡馬克核聚變裝置，它也被稱為“東方超環(huán)（EAST）”,。根據(jù)資料來看,，這一裝置在2006年就完成了建設(shè)并且實現(xiàn)了調(diào)試，一次性就獲得了成功,。

中國研制的東方超環(huán)的相關(guān)記錄

除了忙著自主研發(fā)以外,，我們也參與了ITER這個國際項目，負責(zé)研發(fā)其中的部分部件,。從最終交付的結(jié)果來看,，我國承擔(dān)的研發(fā)任務(wù)都做到了100％合格和絕對國產(chǎn)化，產(chǎn)品質(zhì)量更是沒得說,。

為此ITER 組織總干事曾給予我國高度評價,，表示“中國在采購包研發(fā)生產(chǎn)方面領(lǐng)先于各方”。

作者: xueyeteng 時間: 2023-2-10 14:52
這個真的是能源的未來,。

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