1亿摄氏度运行101秒，我国人造太阳迎来突破，可控核聚变要来了？

当今，人类主要使用的能源是化石燃料，这些化石燃料是地球与太阳经过上亿年反应而成的，但随着人类的不断发展，燃料消耗的速度也在不断加快。

据专家预测，现存的化石燃料仅够人类再使用两百年，而这些化石燃料又是不可再生的。那么当燃料耗尽，我们不再拥有煤炭和石油的时候，就要走向灭亡吗？

国际新能源研究的主要方向给出了答案——“人造太阳”，它能让我们在不久的将来拥有取之不尽用之不竭的能源。

不是太阳，胜似太阳

人造太阳并不是在天上再制造一个太阳，而是一种受控热核聚变反应堆，之所以把它叫做人造太阳，是因为能量产生的原理与太阳相同，都属于氢元素核聚变。

但不同于原子弹与目前核电站内的铀和钚，人造太阳核聚变过程中的“核”指的是质量较小的原子，主要是氢元素，以及它的三种同位素，氕氘氚。

在物理学中，原子核由不带电的中子和带正电的质子组成，因为两个原子核都带正电，所以会互相排斥，但当原子核靠近达到一定距离时，强核力就会在两个原子核之间产生，当强力压倒电磁力后，原子核彼此就会发生碰撞结合，两个较轻的核会变成一个较重的核，在此过程中产生的质量亏损，就是核聚变能量的来源。

但可控核聚变并不容易

目前的氢弹虽然属于核聚变，但它的能量释放过程太短，无法转化为电能，当前国际研究的可控核聚变实现方式主要有两种：磁约束核聚变和激光约束（惯性约束）核聚变。

上面我们讲到，要使强核力压过电磁力并触发核聚变，就必须有超高温或超高压，例如太阳的中心温度达1500万摄氏度，还有因质量巨大而产生的向内坍缩的超高压力，约达到3000亿个标准大气压，但这样的压力只有在恒星内部才能实现，在地球上根本无法制造出这么高的压力环境。

于是压力不够温度来凑，目前的我国的托卡马克装置内温度达到了1亿摄氏度，并且能将1亿摄氏度的聚变环境维持超过100秒，美中不足的是这100秒内输出的能量小于输入的能量，因此并不能用来发电。

什么是托卡马克装置？

20世纪50年代，苏联科学家率先提出托卡马克的概念（TOKAMAK）的概念，在俄语中，托卡马克是由环形，真空，磁，线圈，几个词组成的。即依靠等离子体电流和环形线圈产生的强磁上，将超高温的聚变物质约束在环形容器内。

1954年，苏联建成了第一个用于可控核聚变研究的托卡马克装置内，上世纪90年代，我国还用生活物资跟苏联换了一个T-7半超导托卡马克装置，到1994年的时候，合肥中科大科学岛上出现了我国自行建造的托卡马克装置，这标志着我国成为继俄、法、日之后第四个独立建造超导托卡马克装置的国家。

2020年12月4日，我国新一代人造太阳的托卡马克装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现放电。

人造太阳的终极意义

在全球加紧研究步伐的趋势下，可控核聚变永远只剩50年的魔咒大概率会被打破，现在已经有很多物理学家断言，2050年左右人类就能掌握可控核聚变技术，随之而来的就是从海洋中大批量提取聚变燃料，最后可控核聚变反应堆产生的电能，将让电变得和空气一样无处不在，取之不尽用之不竭。

换句话说，可控核聚变就意味着无限能量，到时以可控核聚变为能量来源的飞船，速度也将达到光速的百分之一甚至十分之一，也就是每秒3000公里到30000公里，这个速度足以让人类文明扩张到整个太阳系，而木星作为太阳系内质量和体积最大，同时也是氢元素最多的行星，将成为人类文明最大的能源基地。

在可以预见的未来，从地球出发前往木星的飞船，将以木星为跳板航向星空深处，甚至是太阳系之外。