中国“人造太阳”首次实现1亿度运行，你认为这意味着什么？

中国“人造太阳”首次实现1亿度运行，你认为这意味着什么？

如何核聚变

核聚变法生的条件比较苛刻，因为质子带正电，两颗质子要靠近是很难的，它们有很强的电荷斥力。科学家采用的办法是让质子高速对撞，当速度足够快，完全也可能斥力不足以减速到0，结果就碰到一起了。

两种办法：

1，大型对撞机

这个是科学家做实验用的。两束质子被加速到近光速，然后对撞。这种对撞能有可以观察的数据。可以在预定地点对撞，可以在这个点观察发生了什么。

大型对撞机成本很高，需要用一个城市的电力，但获得的只是几枚质子聚变的能量，所以适合科研，不适合发电。

2，高温高压

在高温下，气体分子分子高速运动，方向是乱的，但数量是巨大的。在这样的乱局里，一定会有大量的交通事故。那么只要温度足够高，就会有足够高速的分子对撞，然后就发生一小批聚变反应。

实际上太阳中心发生的核聚变就是这种呢情况。那么它的温度是多少呢？大概是1500万度。但是在地球上用1500万度是不能发生核聚变的，因为压力不行。太阳核心的密度是水的150倍，比钢铁的密度还大1倍。

托卡马克装置原理

1，温度和原理

我们地球上的材料，1500万度的高温是无法适用的。实际上地球上能找到的固体材料没有能挺得住3000度温度的。而且那个150倍水的高压，也没有什么材料能承受住。

现在可控人工核聚变的装置是托卡马克模式，用大型线圈创造一个强磁场，将高温气体约束在磁场里。

一个运动的带电粒子，在强磁场里偏转，除非它顺着磁力线走。如果再将磁力线闭合正圆环，则带电粒子就只能在这圆环中旋转。这样，高温气体就悬浮在空中，不与固体材料接触。

为了约束住气体，气体必须很稀薄，要比我们地球大气稀薄的多，大概只有1%个大气压。这么稀薄的气体要发生核聚变，就必须继续提高温度。经过科学计算，需要将温度提高到2亿度才能有一定概率发生核聚变。而且为了能降低难度，没有用普通的氢元素，而是用相对容易发生聚变的氘、氚，当然它们释放的核能也少了很多很多。这样，温度就降低到1亿度。

所以，托卡马克装置的温度要超过太阳中心温度6~10倍。

2，强磁场和低温

那么用什么来产生足够的强磁场呢？当然是大电流。而要有大电流，就必须考虑电阻的影响，所以最好的方式是用超导线圈。但是超导都是低温材料，现在我们找到的材料超导温度大概是液氮温度，而如果用常规的金属材料做超导线圈则需是液氦温度，接近绝对0度。

这就是现在托卡马克装置的矛盾，上亿度高温，和绝对0度低温同时存在，而且如果维持不住上亿度高温，核聚变就停了；如果维持不住绝对低温，磁场就约束不住高温气体了。此外，还有很多其他系统部件的问题，也是状态能否维持。比如

上亿度算什么

我觉得，这只是一个指标，是托卡马克装置运转的各种指标中的一个，是温度指标的一个里程碑，表示基本达标。其实，前段时间我们还有一个指标达标，就是连续运行能否持续，我们持续了101s，基本算连续运行了。其实商业上要连续运行，比如发电厂，应该是全年每周7天24小时连轴转吧？

所以，我把这个上亿度也看做一个前进道路上的里程碑，它说明我们在前进，又过了一个里程碑，但是终点还远呢。可控人工核聚变要能实现，最后能商用，估计还有20年以上的时间。

在托卡马克研究中，中国是主要领跑者。研究的国家还很多，美国、欧洲、中国、日本、俄罗斯、印度都在做，其中前三家是主要领跑的，后三家则是跟随者。