“人造太阳”的大磁铁有多强?花10年研制,磁力能将航母吸离地面( 三 )
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操作原理
但是这就会出现一个巨大的问题 , 核聚变产生的温度越高 , 就会需要越多的能量来增强磁场 , 而磁场的产生主要取决于通过线圈的电量 , 因此为了发电就必须要投入大量的电 。
除此之外 , 现在的金属由于电阻的存在 , 无法承受太大的电流 , 不然金属将会被加热 , 最终被电流融化掉 。这也是为何美国制造核聚变是只能坚持十几秒的原因 。
而且当线圈不稳定的时候 , 磁场也会随之偏移 , 被磁场包裹着的1亿摄氏度等离子体逃逸出磁场 , 将会碰到什么就烧穿什么 , 这会是一个十分危险的后果 。为了解决这个问题 , 我国创新提出了使用超导体材料来创造磁场 。
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电流太大线圈会不稳定超导体磁场
超导现象 , 是此前科学家们的一个重大发现 , 我们知道所有物质都会存在电阻 , 区别只在于电阻的大小 , 即便用来导电的铜线 , 也会在短路时变得发热发烫 , 甚至引起火灾 。
而科学家们发现 , 当把金属的温度降到接近绝对零度时 , 就会出现超导性质 , 那时的电阻将会变得无限接近于零 。也就是说 , 当人造太阳的磁力线圈电阻能够接近零的时候 , 就能避免线圈发热、耗电、不稳定等等问题 。
因此 , 这项技术将会出现两个世界之最 , 把人类能制造的最低温度和最高温度放在同一个设备中 。这将是一个无以伦比的难度挑战 。
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超导现象
因为温度高 , 其实就是分子十分活跃的表现 , 温度越高 , 分子越活跃 , 当温度上升是 , 等离子体就会开始到处乱窜 , 这时就需要用更大的磁力进行约束 , 如果没能成功约束住 , 就必然会击中超导体线圈 。
零下269摄氏度的超导体与1亿摄氏度的等离子体碰撞会发生什么事 , 大家可以想象一下用热油炸冰块的场景 , 大概就是那场面的千万倍激烈吧 。
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温度的流失主要靠三个方面:①与物体的传导;②通过光线辐射;③温度不同的物体产生对流 。
为了控制住这乱窜的温度 , 中科院的科学家不仅用上了超导体线圈产生磁场 , 还使用了五层真空的环境 , 杜绝等离子体产生热量传导 。
花费10年、多国共同协作研制 , “人造太阳”项目热核试验反应堆ITER等待在法国组装完成 , 它的“大磁铁”可就太威风了 , 这个通过超导体线圈创造的磁场 , 甚至能达到13特斯拉的磁场强度 , 也就相当于十三万高斯的能量 , 而我们地球的磁场也才0.3高斯 。
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“人造太阳”装置
换句话说 , 这个磁场的强度是地球磁场的四十三万倍 , 如此强大的磁场 , 如果做成磁铁 , 即便是航空母舰这么大的钢铁也能轻松吸起来 。我们的核聚变目标
我们的核聚变目标什么时候能够实现呢?也许大家知道电脑芯片的发展有一个摩尔定律 , 也就是每隔一段时间新的芯片性能就会提升一倍 。
而核聚变的发展也同样有一个相似的定律 , 只要能做出第一步 , 就能在一定的时间内做到翻倍的效果 。我们国家的可控核聚变已经不仅仅是走出第一步了 , 而是已经走了三四步 , 甚至远远领先于其他国家 , 在这个研发的定律下 , 未来的核聚变技术将会呈指数级提升 , 我们很快就能实现可控核聚变的目标 。
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