未来新能源可使用类似太阳核聚变

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据国外媒体报道，在法国南部普罗旺斯充满灰尘的高地，工人在17 米 （56 英尺）的岩层下挖掘出一个巨大的矩形坑洞。利用高处的优势，我可以看到亮黄色的挖掘机和卡车在巨大的洞窟里边缘嗡嗡运作，就像看到玩具在庞大的施工现场一样。在我们头顶上方，火球般的太阳以37摄氏度的高温炙烤着大地。这些或许是人类最雄心勃勃科学和工程项目的萌芽阶段：在地球上复制太阳的燃烧模式。

1．托卡马克核聚变装置内部环形室

该工程便是2005年由国际科学组成的研究小组，在法国南部普罗旺斯-阿尔卑斯卡达拉舍（Cadarache）建造的实验聚变堆。工程完成后，我们可以获得很多宇宙中恒星所采用的相同燃烧方式，如太阳的轻核聚变。巨型地下室将会放置一个73 米（240 英尺）高的，它将尝试通过氢原子核反应来创建无限的能量。自1950年以来，物理学家们就一直梦想着能够通过原子核聚变产生廉价、安全且丰富的能量。在世界各地的研究人员继续试验，采用各种方法产生聚变能源。但正如该领域的研究人员所言，这个梦想一直处于30年后才能实现的困境。

2．托卡马克核聚变装置类似甜甜圈的装置内通过磁场对等离子体进行约束

对新能源来源的需要从未更为紧迫。全球能源需求预计在2050 年前将翻一番，同时占份额较大的（目前 85%）来自化石燃料需要大幅下降，如果我们能够减少碳排放和限制全球变暖。核聚变，很多人认为这可能是地球能源利用的答案。它通过氘和氚在高温高压条件下聚合作用，带正电的原子克服他们相互排斥或融合，其结果便是形成一个氦原子核和一个高能量中子，物理学家则会收集这个过程所释放出的能量并且用它来驱动蒸汽涡轮机发电。

3．ITER国际热核聚变实验堆的位置分布图像

这一概念被争论了几十年，终于在 2007 年由欧洲联盟、 中国、 印度、 日本、 韩国、 俄罗斯和美国这些共有占世界人口的一半以上的（34 个）国家进行了一项国际合作计划。自那时以来，增加了两倍达到50 亿欧元的预算、 减半规模的反应堆、 推迟日期的完工期限，使得这个项目在一定程度上失去了它的光芒，其中还带着一些有点讽刺意味，即该项目被称为ITER国际热核聚变实验堆计划，拉丁语译为“the way”。

4. ITER国际热核聚变实验堆托卡马克装置

由于他们没有在阳光下的特殊条件，物理学家们设计了一个圆环反应室，称为托卡马克（tokamak）。氢同位素被加热到失去电子并形成等离子时，正是在核聚变的时候，但要远离无法承受此热度的反应堆壁。托卡马克利用一个由铌锡合金超导线圈制成的电磁体形成一个强大的磁场，来暂停并压缩氢等离子体。这些问题，加上多个国家不稳定的国内预算约束，意味着该处 2020 年之前不会进行第一次实验。

即使是这样，他们将只会测试反应堆及设备。第一个合适的核聚变测试，反应氘 (海水中丰富的氢同位素) 和氚（由锂构成），2028年前不会进行。虽然那些将会是关键的测试。如果一切按计划进行，物理学家希望能证明它们能够产生实验需要的十倍之多的能量。这项计划是在等离子体加热和冷却反应堆中使用 50 兆瓦，大托卡马克理论上，在一定范围内应能够提供更大的输出功率。

5. 国际热核聚变实验堆中等离子体将达到1亿摄氏度的高温

如果ITER国际热核聚变实验堆计划能在其原则任务中证明是成功的，那么第一个示范性的核反应堆将会建成，有被用来投入实际使用、储存电力生产来产生能量的可能性。事实上，这些反应堆内定计划2040年实施，那将是大约30年之后的事情了。但是，如果我们能够在地球上复制太阳的燃烧模式，后果将是十分可观的。一个真正廉价能源的时代到来了，无论在环境还是经济方面处于贫困的地区都会受到这个计划的深远影响。令人兴奋的是，在某种程度上下一代人可以利用核聚变的能量