解读“人造太阳”——王腾博士做客2022年第六期“电力之光大讲堂”

来源:中国电机工程学会  发布时间:2022-07-08

  7月7日,中科院合肥研究院等离子体所副研究员王腾博士做客2022年第六期“电力之光大讲堂”,作题为《人造太阳——人类未来理想能源》的专题讲座。王腾博士围绕“为什么要研究核聚变?”“人造太阳的星辰大海”“人造太阳如何实现”“等离子体所的核聚变研究”“中国磁约束聚变发展未来”五个问题展开深入浅出地讲解,配合大量来自研究一线的图片,使这场别开生面的科学普及讲座受到了观众们的极大欢迎。科普中国客户端同期直播。

 

(请点击下方视频,观看本期精彩回放)

什么是“人造太阳”?

  简单来说,人造太阳就是一类研究核聚变的装置,以期将核聚变能用于未来的能源持续发展。说起人造太阳,我们都会感到有些陌生,其实在很多科幻影视和文学作品中,都有对人造太阳的描述。电影《流浪地球》中,推着地球跑的行星发动机就是一个超级巨型的核聚变发动机,也就是我们常说的人造太阳。之所以会被称为人造太阳,是因为太阳作为一个会发光发热的球体,其能量来自日核区持续的核聚变反应。人造太阳就是模仿太阳的原理,建造一个科学装置,通过技术手段重复太阳持续发光发热核聚变反应的过程。这样,就可以直接利用核聚变能,形成更高效、更可靠的能源。

人造太阳如何实现?

  要想实现核聚变反应,需要同时满足三个条件。一是极高的温度,聚变反应在极高温度下才能发生,这个温度大概是一亿度的高温。二是要有一定的密度,聚变反应率与密度成正比,密度越高,反应物粒子碰撞的几率变大,效率也会相应提高。三是需要一定的能量约束时间,聚变反应率与约束时间成正比。只有温度达到难以想象的极高温,维持在一个有界的空间之内,保持浓度和密度,同时还要尽可能减缓能量的流失,才能实现核聚变反应。

 

聚变技术有哪些应用?

  聚变技术可用于电磁炮、深海深空低温、电磁弹射等前沿科学,MRI核磁共振、超导磁悬浮、高分子纤维绝缘工程技术应用,以及特种电源、超导质子加速器、智能矿山机器人等产业应用。例如,利用超导和强磁技术加强对磁共振成像的探索,当磁场强度能够达到14个T的特兹拉的话,分辨率就会很高,高到看清我们脑部的神经元,有助于研究阿尔茨海默病。

  “电力之光大讲堂”是中国电机工程学会在中国科协科普部指导下,为推进科普人才建设、促进科学普及和全民科学素质提升而精心制作的线上系列科普讲座。自2020年5月开始推出首期讲座以来,深受大家喜爱。

  往期回顾:http://www.csee.org.cn/csee2020/dlzgdjt/index.html