可控核聚变被视为人类能否长远发展的关键。核裂变原料稀有、效率不足,而氢在宇宙中极易获取。
若无法掌握这项技术,我们将被禁锢在地球,困于相互消耗的发展模式中。
聚变发动机是星际航行最有效途径,其本质是模拟恒星内部,用上亿度高温与高压,让氢原子核聚合成更重的元素,释放磅礴能量。
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核聚变的基本原理,是让两个质子靠近到原子直径的万分之一,此时强力(四种基本力中最强的核内力)才能克服电磁斥力,将带正电的质子粘合在一起。
弱力决定元素放射,电磁力构成日常宏观力,而引力虽作用无限却最弱。
温度的微观实质是粒子无规运动的剧烈程度,聚变即是用高温高压赋予质子足够动能,强行冲破电磁屏障,闯入强力的“拥抱范围”。
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主流装置托卡马克将氢原子电离,用磁场束缚等离子体,先靠欧姆加热点火,再以微波维持超高温。去年我国合肥东方超环实现101.2秒持续反应,打破世界纪录。
但难点在于:上亿度等离子体不能接触任何器壁,外围超导磁体却需接近绝对零度,同一装置内“冰火两重天”,且极小尺度上的控制精度仍显粗糙。维持如此极端环境,每一步都是工程与物理的极限挑战。
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即便技术路线清晰,国际政治也难绕开,若中国等后起之秀率先突破,依赖石油出口的欧佩克国家,以及靠“石油-美元”维系霸权的美国,都不会轻易放弃既有利益格局。
技术进步的浪潮虽会遭遇阻力,但不会停止。这篇粗浅科普,旨在点燃更多人对科学的好奇,因为开拓星辰大海的未来,需要更多愿意投身其中的人。
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