合肥市人工太阳能的能量投入产出比
然而，由于战争、经济等原因，世界上多次爆发能源危机。比如1990，波斯湾战争导致油价暴涨。2000年，加州电力管制政策的失败和电力资源的短缺导致了加州电力危机。2005年，全球石油供求关系失衡，石油供给远远小于石油需求，导致油价大幅上涨。
虽然石油是当今社会不可或缺的能源，但它是不可再生的能源。随着人类社会的不断发展，科技的进步，人口的激增，汽车保有量的增加，增加了人类对石油资源的依赖。
目前，石油资源的消耗量在逐年增加，但石油资源的总量在短时间内不会增加。长期来看，石油能源肯定会“坐吃山空”。因此，人类迫切需要找到一种可以替代石油资源的物质。
为了实现全人类的可持续发展，世界各国都在积极探索其他能源。能量巨大的核能已经成为各国争相发展的重要能源之一。
但目前世界上所有利用核能发电的国家都是采用核裂变的方式，这种方式非常危险，污染也很大，核废料的处理成本也很高。比如日本为了在核废料处理上省钱，宣称要把核废料倾倒入海，遭到世界各国的强烈抵制。
福岛核电站
但是，还有一种核能发电方式可以不产生放射性肥料，那就是受控核聚变发电技术。在中国安徽省合肥市，用这种技术制造了一个“人造太阳”。这颗“人造太阳”在7000万℃的温度下运行了17.6分钟。这在世界上是什么水平？
人造太阳
“人造太阳”就是全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)。它的工作原理是在装置内部的真空室中加入氢同位素氘或氚，然后装置就会产生等离子体。等离子体的密度和温度经过技术提高后，会发生聚变反应，聚变反应过程中会产生巨大的能量。由于其环形形状，它也被称为东方Hyperring。
2021 12年2月30日，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所传来喜讯，中国东方Hyperloop在7000万℃高温下运行17.6分钟。这是世界上第一个“人造太阳”长脉冲高参数等离子体运行超过一千秒的记录。
早在20世纪90年代，欧盟、美国和日本的大型托卡马克装置就在磁约束核聚变研究方面取得了许多重要成果。而我国超导托卡马克的研发起步较晚，最早是由原苏联T7超导托卡马克改为HT-7。
直到2000年，中国的全超导托卡马克EAST计划才开始筹备和实施。经过近65，438+00年的准备，东方Hyperloop装置终于在2006年建成并投入运行。
东方Hyperloop装置是世界上第一台非圆截面全超导托卡马克装置，自诞生以来取得了多项重大突破。2009年，EAST装置第一轮物理放电实验成功。
2065438+2006年，东方超环装置在5000万℃高温下长期运行，打破世界纪录。东方Hyperloop装置刷新了世界纪录，成功实现了1.2亿℃ 1.01秒和1.6亿℃20秒的可重复等离子体运行。在这个记录被打破之前，世界上同类型的装置在1亿℃左右的温度下只能运行20秒左右。
东方Hyperloop装置主要由超高真空室、纵向场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦和支撑系统六部分组成。
整个装置的主机高11米，直径8米，重400吨。虽然东方超级环的直径为8米，但它的直径只有国际热核聚变试验堆(ITER)的三分之一左右。
而东方Hyperloop更有灵活的优势，在科研上的作用一点都不小。尤其是能在7000摄氏度的高温下运行17.6分钟，注入1.73吉焦的能量，打破了中国Hyperloop自己在2012年创下的411秒的世界纪录。
东方Hyperring在世界上属于什么级别？
目前东方超级环采用可控核聚变发电技术，最大的优势是清洁能源。虽然都是核能发电技术，但核能发电的原料都是铀、钚等重元素。这种可控的核裂变技术并不是绝对可控的。一旦发生泄漏事故，会造成非常大的污染，污染的后果会持续百年以上。
而东方超级环的受控核聚变发电技术不会使用放射性元素，所以不会像核裂变那样危险。如果实验过程中出现意外，通过简单的操作就能迅速降低温度和压力，核聚变过程会立即停止。因此，许多国家都有向受控核聚变发电技术领域进军的势头。
然而，目前世界上能使用射频波加热的设备只有中国超环和ITER。所以中国取得如此骄人的成绩，说明东方超环已经达到国际先进水平。
目前，东方Hyperloop已基本具备发电能力。下一步，中国将继续延长东方Hyperloop的运行时间，努力实现“点燃中国聚变能源第一灯”的宏伟目标。
东方超环能取得如此傲人的成绩，离不开开幕式后工作人员的辛勤付出。从2021年5月28日，东方Hyperloop经过98958次实验成功达到1.2亿℃，到65438年2月30日又跑了106915次实验，间隔只有265438+。
如果在这7个月里，中国科研人员每天都在连续实验，平均每天会实验37次。如果节假日可以休息，平均每天的测试次数会超过50次。所以，这次东方超环能取得如此优异的成绩，离不开每一位科研人员的努力。
东方Hyperring的未来
目前核聚变的能量转换效率约为7‰，也就是说1 kg中只有7克燃料会完全转换成能量，可产生约65438+7500万千瓦时的电能。目前，中国的用电量约为7.2万亿千瓦时。如果这项技术真的应用到全国，那么我们需要42吨燃料。
东方超灵的原料是氢。虽然看起来42吨氢气很大，但是我们一点也不担心它会用光。一方面，宇宙中最常见的物质是氢，地球的重要成分也是氢。我们的空气含有大量的氢气。
另一方面，氢气不仅可以从自然环境中获得，也可以人工生产。例如，焦化、氯碱、钢铁、冶金等行业的副产品气体可用于电解水制氢。虽然东方超级环所需的燃料氢随处可见，但我们仍需改进大量制备、储存和运输氢的技术。
全超导托卡马克只是一个核聚变试验堆。中国新一代“人造太阳”从2021开始建设，预计到2035年完成。新一代“人造太阳”是一个更大的核反应堆，是一个聚变项目。
水电解制氢
新一代“人造太阳”建成后，我国可以在现有技术基础上开展实用发电科学实验。预计到2050年，中国新一代“人造太阳”聚变工程试验堆可以实现商业化。届时，我们将完全掌握核聚变发电技术。“让聚变能源点亮中国第一盏灯”的宏伟目标，也将成为“让聚变能源点亮中国每家每户”的美好愿景。
科技进步把地球环境破坏得体无完肤，土地污染、水污染、空气污染触目惊心。幸运的是，人类已经发现我们对地球造成了不可磨灭的伤害，我们也在尽力修复这个伤痕累累的浅蓝色星球。
目前，火力发电仍然是温室气体排放的罪魁祸首。在我们完全掌握核聚变发电技术之后，我们就可以完全禁止这种破坏环境的发电方式。未来，科技的不断进步，一定会让地球焕发出新的生机！
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