“人造太阳”大磁铁有多强?花10年研制,磁力可将航母吸离地面( 二 )


在太阳聚变的过程中 , 无数的能量被释放出来 , 形成阳光照射在地球之上 , 我们需要知道 , 阳光对人类是不会造成辐射伤害的 , 这就是因为核聚变并不会产生那些高放射性的辐射 。
人类此时已经能够成功在地球上复现出核聚变了 , 那就是比原子弹更强的氢弹 。 主要是通过核裂变的方式制造出一个高温高压的环境 , 然后引发小质量原子进行核聚变 。

氢弹试爆场面
但是氢弹是不可控的核聚变 , 它的唯一功能就只有破坏 , 在和平年代 , 氢弹的主要意义在于核威慑 , 只有将可控核聚变研发出来 , 才能让人类利用这种强大而且清洁的能量 , 届时整个人类文明将会进一步提升 。
核聚变产生的条件是高温高压 , 使用原子弹制造高温高压的方法不可能做到“可控”这两个字 , 而以目前人类的技术 , 制造出来的高压环境受限于材料 , 并不理想 , 因此科学家们只能尽量创造出一个足够高温的环境 , 这就是为何我们要努力研发出一个人造太阳了 。

原子弹爆炸产生的高温环境不可控
人造太阳的运作原理人造太阳的运作原理相对比较复杂 , 首先让我们看一下 , 为什么每次成功点燃人造太阳时都要强调它的运行时间呢 , 而且每次运行的时间为何都是以秒计算?
大家只要仔细思考一下就能明白 , 这么高的温度 , 肯定会影响到周围的环境 , 用以点火的设备材料很有可能会被极度高温给融化掉 , 这样的话就被说发电了保障自己的安全都无法做到 。
所以首先我们就需要想办法 , 找到一种将高温和物体隔绝开来的方法 , 于是聪明的科学家们立刻就想到的了——磁场 。

磁场
制造磁场的方法很简单 , 我们知道电流是可以产生磁场的 , 在生活中就有许多使用电磁铁的地方 。 因此我们只要使用一个铜线绕成一个环形 , 然后通上电 , 就能在这个铜线圈的中间产生磁场 。
然后科学家们只需要在磁场中加入产生核聚变的原料——氢原子的同位素 , 氚和氘 。 然后再给这些同位素加热 , 然后这些元素就会在铜线圈的磁场中被点燃成等离子体 , 我们生活中常见的火焰也是一种等离子体 。

火焰也是等离子体
紧接着 , 科学家们把磁场周围的空气全部抽走形成真空环境 , 在真空环境中的等离子体因为失去介质传输能量 , 温度就不会影响到周边的环境 。 所以即便等离子体被加热到1.2亿摄氏度 , 也不会烧穿包括磁场线圈在内的所有物质 。
最后科学家们在利用正在核聚变等离子体散发出来的中子 , 用来加热水分通过烧开水的方式将水分转化为水蒸气 , 利用高温高压的水蒸气推动发电机 , 将热能转化为电能 。 所以说人类进化的过程其实就是花式烧开水 。

操作原理
但是这就会出现一个巨大的问题 , 核聚变产生的温度越高 , 就会需要越多的能量来增强磁场 , 而磁场的产生主要取决于通过线圈的电量 , 因此为了发电就必须要投入大量的电 。
除此之外 , 现在的金属由于电阻的存在 , 无法承受太大的电流 , 不然金属将会被加热 , 最终被电流融化掉 。 这也是为何美国制造核聚变是只能坚持十几秒的原因 。
而且当线圈不稳定的时候 , 磁场也会随之偏移 , 被磁场包裹着的1亿摄氏度等离子体逃逸出磁场 , 将会碰到什么就烧穿什么 , 这会是一个十分危险的后果 。 为了解决这个问题 , 我国创新提出了使用超导体材料来创造磁场 。

电流太大线圈会不稳定
超导体磁场超导现象 , 是此前科学家们的一个重大发现 , 我们知道所有物质都会存在电阻 , 区别只在于电阻的大小 , 即便用来导电的铜线 , 也会在短路时变得发热发烫 , 甚至引起火灾 。
而科学家们发现 , 当把金属的温度降到接近绝对零度时 , 就会出现超导性质 , 那时的电阻将会变得无限接近于零 。 也就是说 , 当人造太阳的磁力线圈电阻能够接近零的时候 , 就能避免线圈发热、耗电、不稳定等等问题 。
因此 , 这项技术将会出现两个世界之最 , 把人类能制造的最低温度和最高温度放在同一个设备中 。 这将是一个无以伦比的难度挑战 。

超导现象
因为温度高 , 其实就是分子十分活跃的表现 , 温度越高 , 分子越活跃 , 当温度上升时 , 等离子体就会开始到处乱窜 , 这时就需要用更大的磁力进行约束 , 如果没能成功约束住 , 就必然会击中超导体线圈 。

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