他表示

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人类核电站利用的核能是核裂变过程,即由较重的原子核裂变成较轻的原子核,从中获得释放的能量。不过,核电站多采用铀、铯等放射性物质作为燃料,这些物质“裂变”后产生的物质会放射出伽马射线,对人体造成危害,比如前苏联切尔诺贝利、现在的日本福岛等地居民都曾身受其害。其次,核电站所产生大量的高放射性核废料处理也是个难题。

“当前我们所依赖的煤炭、天然气、石油等能源都能被核聚变新能源所取代,困扰我们的能源和环境问题也会迎刃而解。”杨建明如是说。那么,这个“美梦成真”还需要多久呢?有专家曾表示,或许未来三十年内聚变能可实现商业化,又或者是五十年后。到底需要多久?对此,杨建明表示,目前这还是个未知数。

什么是“人造太阳”?回答这个问题之前,还要解答一个疑问——太阳每时每刻都在散发着光和热,这光和热是怎么发生的呢?“太阳的光和热,是由氢的两个同位素氘和氚,在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量。而人造太阳原理就是核聚变,它模仿了太阳聚变的过程,由质量小的原子,主要是氘或氚,在超高温等条件下,原子核间互相产生聚合作用,生成新的质量更重的原子核,同时在这一过程中伴随着巨大的能量释放。”东南大学能源与环境学院杨建明教授表示,可不要小瞧了这原子核内的碰撞,“原子核本身就蕴藏着巨大的能量,当一种原子核质变为另外一种原子核时,其往往能释放出巨大的能量。”

虽然核聚变道路险阻而且漫长,但其前景无比诱人。有专家曾表示,未来“人造太阳”一旦实现商业化,可以为人类提供取之不尽的新能源。为什么呢?杨建明指出,核聚变所利用的燃料是氘和氚,海洋中蕴藏着丰富的氘,通过电解用于核聚变,产生的能量足够人类几万年之用。

相比之下,“人造太阳”的核聚变则是利用氢元素的同位素氘、氚作为燃料,无污染,过程中产生的辐射可忽略不计,聚变反应也不会带来污染物,同时它又是一种比“核电站”核能更强大、更持久的新能源。此外,单位质量释放的能量轻核聚变,比重核裂变要大数倍。

“比如核聚变最基本的点火还没成功。”杨建明告诉记者,核聚变为什么要“点火”?“两个原子核里的质子同性相斥,只有通过加热,借助热运动,克服质子本身的电荷,才可以开始碰撞。”其中“点火”产生能量变得尤为重要,“就像我们使用煤气灶,只有将煤气点燃了,它才能烧起来,才会有持续不断的热量出来,但现在的困难是,核聚变点火的时间只能维持几毫秒,远远不能‘烧’起来。”

中科院合肥物质科学研究院等离子体所承担的大科学工程“人造太阳”实验装置east在最新的实验中,成功实现了电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电,在杨建明看来,也只是核聚变实验漫长征程中的一个环节突破。“人类离真正掌握核聚变还很遥远。”他表示。

据了解,人类“人造太阳”的构想早在上世纪50年代就提出了,并且已有十多个国家都参与这项工程中,但这一工程复杂程度还是超出了人类的想象。“这‘人造太阳’工程,更像是一个综合性的大学科,涉及多个领域,比如物理、超导、电子、仪器、材料等等,是全人类的一项浩大工程。”东南大学材料科学与工程学院王继刚教授表示,“人造太阳”所遇到的问题就像一个人在生长过程中面临着一系列复杂问题一样,随着个体人不断生长,人类要面临食物、饮食、教育、医疗等问题,‘人造太阳’就类似于这一过程,每个阶段需要不断解决新问题。

未来,如果当“人造太阳”来到我们身边,这个世界又会是怎样场景呢?

那么,这项工程进展如何?“应该说,‘人造太阳’进程近几十年来发展缓慢,近些年都没听到最新的进展了。”杨建明教授早期也曾“涉足”核聚变,但现在更专注研究核能核裂变,在他看来,人类目前对核聚变的研究还处于最初的起步阶段,核聚变仍旧是块未加开垦的“处女地”。

那么,这个“核聚变”所产生的“聚变能”和平时生活所见的核电站核裂变产生的“裂变能”又有何差别呢?杨建明教授告诉记者:“简单说,原子弹内核是核裂变,氢弹内核是核聚变,这个说法虽然过于简单,但也说明了二者的区别。”

半个多世纪前,利用核聚变原理的氢弹已“爆炸”成功,但彼时核聚变是不可控的,目前棘手问题是如何让核聚变变得可控。“核聚变可控,即意味着其输出的能量要和核聚变释放的能量相平衡,一旦释放能量多于输出能量,就会产生爆炸,当前试验中,核聚变释放的能量还远远大于输出能量。”其实不难理解,杨建明解释说,就好像平时放鞭炮,点燃后它释放能量就爆炸了,但要怎样让这‘爆炸’能量变得可控,能按照一定规律,慢慢地释放能量,这就是当前核聚变面临的可控性问题。即如何让这个“人造太阳”能持续稳定地输出能量。因为几千万、上亿度高温之下产生的能量,如果不受控,其危害可想而知。