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又一个大喜讯!我国人造太阳成功突破密度极限

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新年伊始,合肥那边就传出了一个大喜讯。咱们国家的“人造太阳”,也就是全超导托卡马克实验装置(EAST),在物理实验上完成了一次了不起的跨越。

大家都知道,太阳之所以能发光发热,是因为它内部时刻在发生着核聚变反应。咱们想在地球上造一个“太阳”,就是想模仿这个过程,把海水里大量的氘和氚加热到上亿度,让它们聚合成更重的原子核,并在这个过程中释放出巨大的能量。但问题是,上亿度的高温,地球上没有任何实体的容器能装得下,哪怕是航天级的材料也会瞬间化成气。于是科学家们想了个办法,用磁场把这些滚烫的等离子体给“悬浮”起来,这就成了托卡马克装置,也就是咱们看到的那个像个巨大甜甜圈一样的“磁跑道”。



在这个跑道里,如果你想让聚变反应更猛烈、出的能量更多,就得往里面多塞点“燃料”,也就是提高等离子体的密度。但是,过去几十年里,全世界的聚变专家都撞上了一道无形的墙,物理学界管它叫“格林沃尔德密度极限”。这就像是一个经验主义的魔咒,一旦你尝试把密度往上提,里面的等离子体就开始“发脾气”,变得极其不稳定,甚至直接罢工,导致反应破裂逃逸。那一瞬间释放的能量能把装置的内壁烧坏,就像是高压锅突然炸了火。所以,长期以来,大家只能在那个“安全限度”之下小心翼翼地运行,密度成了制约核聚变效率的一道死命令。

但这次合肥团队做到了!咱们中国科学家提出的一个新思路。过去大家总想着是不是磁场不够强,或者是加热不够猛,但合肥的团队换了个视角,他们把目光投向了等离子体的边缘。

他们发现,密度上不去,病根儿其实在边界。当密度增高时,边界区域的杂质会引起辐射不稳定,导致热量乱窜,最后引爆了整个系统的崩溃。找到了病根就好办了,团队通过一套精准的“调参”方案,利用电子回旋共振加热等技术,把边界的杂质辐射给压下去了。这就像是一个厨师,发现灶台火不稳是因为排烟口堵了,他没去盲目加柴火,而是把油烟系统调顺了,火自然就稳了。

这个突破最让我看重的,是它的“可复制性”。现在的核聚变研究是一个全球合作的战场,大家都知道那个庞大的ITER项目,也就是国际热核聚变实验堆,那可是几十个国家一起砸钱搞的。但是越大的装置越怕动手术,你不可能为了提高密度就去大改硬件。而咱们这次给出的方案,是一套“运行逻辑”的更新,不需要把设备拆了重造。所以说,无论是咱们自己的未来电站设计,还是像ITER那样的大型国际装置,都可以借鉴这套办法。

当然,我知道很多朋友一看到这种新闻,第一反应就是:那我们家里的电费什么时候能降?能不能别总说明天,给个准信?说实话,咱们得实事求是地看。核聚变离真正的商业化运行,中间还有很多硬骨头。比如怎么让装置长时间、稳定地运行几万小时?比如怎么解决燃料的自持循环?还有那个让人头疼的材料抗中子损伤问题。这次密度极限的突破,只是把其中一块最大的路障给搬开了,但这不代表前面的路就一马平川了。按照咱们国家的路线图,后面还有工程试验堆,还得一步步验证。

但我依然觉得这个消息很振奋人心,为什么?因为现在的世界太缺电了。大家想想,现在AI算力大爆发,那都是拿电堆出来的;我们的电动汽车越来越多,城市运行的负荷越来越重。传统的风能太阳能虽好,但它们看天吃饭,不够稳;核裂变又有安全性上的种种顾虑。

而聚变能呢,燃料从海水里就能提炼,不排温室气体,安全性极高,一旦火熄灭了反应就停止了,不会有熔毁的风险。它几乎是人类文明向更高层级迈进的唯一“终极电源”。咱们在这个领域每多走一小步,其实都是在为咱们后代的生活空间多攒一份保障。

我注意到这次成果是合肥团队和国内外的几所大学联合完成的,这种国际化合作的氛围在聚变圈一直是常态。科学这东西,有时候真的需要这种合力。虽然咱们在竞争,但面对这种改变人类命运的技术难题,大家还是愿意坐在一个桌子上交换数据。这次咱们能在全金属壁的环境下拿出这种“延迟破裂”的样板,确实给国际同行打了个样。这说明在基础物理的研究深度上,咱们的底子已经越来越厚实了。

往后看,能源转型的路还很长,核聚变可能依然是一个需要几十年去攻克的堡垒。但只要我们能像这次一样,一个卡点一个卡点地解开,一个变量一个变量地去控制,那个“无限能源”的梦想总有一天会照进现实。咱们不吹嘘奇迹,咱们讲究的是可重复、可验证。合肥的这台“人造太阳”,现在又多了一个能精准调控的旋钮,这就意味着我们离那个理想的火种,又近了那么一截。

我想,这大概就是科技进步最迷人的地方吧。它不一定能让你明天的生活就翻天覆地,但它给了你一个非常明确的预期:只要我们不停下钻研的脚步,这个世界的资源上限就不是锁死的。咱们中国人用自己的手艺和智慧,把那个所谓的“天命上限”变成了可以操控的“自由区”,这本身就是一件让人提气的事。

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清华大学工商管理硕士;THLDL大课堂、清大领导力创始人;财经类自媒体创作者。
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