最近,我国东方超环实现了7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体运行1056秒。
东方超环这类装置,有着一个更响亮的名称——托卡马克。这是由苏联科学家在上世纪50年代发明的一种环形容器。它是一个环形真空室,其中遍布强大磁场。在托卡马克中,强大的磁场对带电等离子体来说本身就是一个容器,没有任何实物直接和等离子体接触,所以等离子体可以被加热到很高的温度。当等离子体的温度足够高,高到其中氘氚原子核的热运动可以克服彼此之间的库伦势垒(两个原子核要接近至可以进行核聚变时所需要克服的静电能量壁垒)时,它们就会撞到一起,形成氦原子核,释放出一个中子和大量能量,太阳的平均半径,这就是核聚变。,
东方超环这类装置,有着一个更响亮的名称——托卡马克。这是由苏联科学家在上世纪50年代发明的一种环形容器。它是一个环形真空室,其中遍布强大磁场。在托卡马克中,强大的磁场对带电等离子体来说本身就是一个容器,没有任何实物直接和等离子体接触,所以等离子体可以被加热到很高的温度。当等离子体的温度足够高,高到其中氘氚原子核的热运动可以克服彼此之间的库伦势垒(两个原子核要接近至可以进行核聚变时所需要克服的静电能量壁垒)时,它们就会撞到一起,形成氦原子核,释放出一个中子和大量能量,这就是核聚变。
太阳的半径约为6.963×1010(后面的10在指数上)cm. 就是6.963*10的10次方。太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体。太阳直径大约是1392000(1.392×10⁶)千米,相当于地球。
核聚变同样是太阳的能量来源,这也是这类装置被称为“人造太阳”的原因。不过其中还隐藏着一个有趣的事实——其实,太阳的温度没有“人造太阳”高,发热功率密度甚至还不如人。
太阳与地球的距离约1.5亿千米,它的半径约696,000,千米,是地球的100多倍,表面温度约6000K,中心温度大于15,000,000K。太阳的构造,大体上是(从里到外)核心、辐射层、对流层、光球、色球和日冕,我们通常看到的是。
“纯天然”不如“人工仿”
“人造太阳”的温度比真正的太阳还高,说的当然不是太阳表面的区区5500摄氏度,虽然人类仍然没有能承受这么高温度的材料,但想要达到这个温度还是很轻松的,电弧焊的电弧温度往往就能高达6000—8000摄氏度。我们真正需要对比的,是发生核聚变的太阳核心,那里的温度在1500万摄氏度左右。
乍一看,1500万摄氏度是一个非常高的温度。但只要将“纯天然”的太阳和“人造太阳”对比一下,就会发现竟然是“人造太阳”的温度更高,而且几乎比太阳的温度高了一个数量级。1500万摄氏度的温度甚至不足以让氢原子核越过库伦势垒,发生聚变。只有依靠量子隧穿效应,我们才能解释为何太阳核心温度这么低也能发生核聚变。
企业回1、全面了解太阳能路灯灯具、光源、灯杆的特点,针对道路实际和参考的照明标准,结合投资预算,合理地选用太阳能灯具、光源、灯杆,以充分发挥 光源的高效节能,太阳能灯具的配光性、配件组合的优势。2、在光照性能保证的条件下,适当加大太阳能。
也正是因为太阳核心温度太低,其聚变功率密度大约只有276.5瓦/立方米。人体发热功率大约在100瓦量级,体重在100千克量级,按水的密度估计人体的体积,人体的发热功率密度就已经到了1000瓦/立方米。考虑到人在阅读时大脑的运转会消耗更多能量,并且大多数人的体重也不会达到100千克,因此人的发热功率密度甚至能比太阳核心高一个量级。
当然,这并不代表人类就可以“飞上天和太阳肩并肩”了。人体会发热,也会散热,冬天我们需要穿的厚一点,正是为了减少散热、维持体温。而太阳核心为了维持它核聚变的“体温”,用整个太阳来保暖,这可比我们穿的羽绒服厚多了。更何况在太阳之外就是真空,太阳的大部分能量只能通过黑体辐射的形式散发出去,散热效率就更低了。所以太阳核心的温度要比人体温度高得多。
发热功率低反而是好事
既然太阳发热功率密度这么低,它又如何给地球生态圈提供能量呢?原因很简单,太阳很大,也很“长寿”。
太阳核心较低的发热功率密度,也给我们带来了一个好处——它很“长寿”,能燃烧很久。虽然人体发热功率密度更高,但如果人不从外界摄取能量,大概一周就会“凉凉”,发热功率降低到0。太阳从50亿年前点燃核聚变的那一刻起,就没从外界摄取过任何能量,而它大约还能再燃烧50亿年。
王 昱