“捂住”太陽(yáng)

為了滿足能源需求，科學(xué)家正在尋找一個(gè)終極辦法：造一顆“人造太陽(yáng)”，一次性地解決能源供給問(wèn)題。到時(shí)，我們所需能源不必?zé)簾停瑔螒{人造太陽(yáng)的照耀就行，環(huán)境保護(hù)與能源供給的矛盾也將得到妥善解決……

太陽(yáng)為什么這么明亮且如此刺眼？有人認(rèn)為：它一直在燃燒，是個(gè)炙熱大火球呀！疑問(wèn)又來(lái)了：太陽(yáng)上面有氧氣嗎？這得多少氧氣才能供太陽(yáng)狂燒不止?。?/p>

對(duì)不起，你的這種疑問(wèn)直接暴露了你對(duì)太陽(yáng)的誤解。太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱，可不是可燃物遇到氧氣燃燒，而是聚變反應(yīng)的結(jié)果。

太陽(yáng)內(nèi)部的核心區(qū)，密度相當(dāng)大，壓力相當(dāng)大，溫度極其高。在高溫高壓的作用下，質(zhì)量較輕的氫元素被擠壓融合，三三兩兩擠撞到一起，合為一體，形成質(zhì)量較大的元素氦，從氫到氦，這個(gè)變化過(guò)程不叫燃燒，而叫聚變反應(yīng)。聚變反應(yīng)和燃燒的過(guò)程完全不是一回事，只是結(jié)果有些相似，都能放出熱量產(chǎn)生溫度。但是，普通燃燒放出熱量所產(chǎn)生的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的溫度。普通燃燒1000攝氏度算是高溫，太陽(yáng)內(nèi)部因聚變反應(yīng)而產(chǎn)生的高溫達(dá)1500萬(wàn)攝氏度！

太陽(yáng)內(nèi)部聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高溫一層層向外散發(fā)，到太陽(yáng)表面還能保持在6000攝氏度左右。6000攝氏度也令我們不敢直視呀，它把太陽(yáng)表面烤到白熾狀態(tài)，掛在天空中，又熱又刺眼的效果就是這么產(chǎn)生的。另外，有些被烤得“受不了”的物質(zhì)，會(huì)被太陽(yáng)向宇宙空間拋射出去，看起來(lái)跟火焰一樣，其實(shí)那不是火焰，是日冕物質(zhì)，這些高溫物質(zhì)有時(shí)會(huì)沖到距離太陽(yáng)表面5萬(wàn)公里那么遠(yuǎn)的地方，看起來(lái)讓人覺(jué)得太陽(yáng)的“火焰”真夠大！

太陽(yáng)不靠燃燒，靠聚變反應(yīng)，已經(jīng)在宇宙空間里“火了”大約50億年，現(xiàn)在正值“壯年”，科學(xué)家認(rèn)為它還能繼續(xù)“火”50億年。

太陽(yáng)內(nèi)部的聚變反應(yīng)不是非常穩(wěn)定，當(dāng)聚變反應(yīng)增強(qiáng)時(shí)，太陽(yáng)就會(huì)變得搗蛋起來(lái)：向地球拋射大量的高能帶電粒子，形成太陽(yáng)風(fēng)暴，這些粒子會(huì)干擾通信和航天器，甚至還會(huì)影響人的情緒，所以地球上一旦監(jiān)測(cè)到太陽(yáng)聚變反應(yīng)加強(qiáng)的信息，就會(huì)發(fā)布預(yù)警：大家小心，太陽(yáng)風(fēng)暴來(lái)臨……

太陽(yáng)對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)太重要了。它的能量很充足，從古代起，人們就感受太陽(yáng)的超能量，產(chǎn)生了太陽(yáng)崇拜的文化心理。人類(lèi)最早塑造出的神就是太陽(yáng)神，太陽(yáng)神話是神話的核心，眾多神話都由太陽(yáng)神話派生而出。中國(guó)是太陽(yáng)崇拜文化的發(fā)源地之一，有時(shí)候你會(huì)視保護(hù)自己給予自己生命的父母為“太陽(yáng)”，這就是太陽(yáng)崇拜文化在潛意識(shí)里起的作用。

太陽(yáng)依靠聚變反應(yīng)，輸出能量?？茖W(xué)家琢磨：能不能學(xué)學(xué)太陽(yáng)產(chǎn)生能量的手法，咱能否在地球上也來(lái)次聚變反應(yīng)呢？

科學(xué)家之所以這樣想，是有底氣的：地球上因存在可以進(jìn)行聚變反應(yīng)的材料氚和氘，它們就是質(zhì)量輕的原子，在高溫高壓的擠壓融合下，可以聚變成氦原子，從而釋放出巨大能量。

有材料就能完成聚變反應(yīng)嗎？有人質(zhì)疑：地球上雖然能尋找到聚變反應(yīng)材料，但是從哪里尋找觸發(fā)聚變反應(yīng)的“高溫高壓”環(huán)境條件呢？

是啊，如何形成“高溫高壓”的聚變條件，讓氚和氘發(fā)生聚變呢？后來(lái)，大家忽然發(fā)現(xiàn)這根本不是事，這個(gè)問(wèn)題非常好解決，不是有原子彈嘛！

科學(xué)家把氚和氘混在一起，裝進(jìn)“筒筒”里，卷成“氚氘爆竹”，然后用原子彈做“氚氘爆竹”的引信。原子彈爆炸，高溫高壓環(huán)境就有了，然后氚、氘在高溫高壓的作用下，就會(huì)觸發(fā)聚變，釋放出大量能量，核心溫度可達(dá)3.5億攝氏度！

用原子彈引爆“氚氘爆竹”，聚變反應(yīng)弄成功了呀——1952年11月1日，在太平洋的一個(gè)小島上，人類(lèi)成功引爆了第一枚氫彈！

氫彈？前面說(shuō)的“氚氘爆竹”不是在完成聚變嗎？不錯(cuò)，科學(xué)家就是學(xué)著太陽(yáng)里面的聚變反應(yīng)手法，造出了氫彈。也可以這么說(shuō)，氫彈其實(shí)就是一個(gè)人造太陽(yáng)，只是這個(gè)太陽(yáng)的壽命達(dá)不到100億年的年紀(jì)，它只是瞬間爆炸后，就消失了。氫彈釋放能量的原理和太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的原理是一樣的，所以氫彈可以說(shuō)是“短命太陽(yáng)”。

氫彈的壽命雖然極短，但它眨眼間憑借聚變反應(yīng)釋放出的能量極為巨大。比如第一顆氫彈的爆炸能量相當(dāng)于1040萬(wàn)噸TNT炸藥的爆炸力，是投向日本廣島那顆原子彈威力的800倍。好家伙，氫彈是大力神、“大殺器”呀，怪不得原子彈只能當(dāng)它的引信呢！

自然界存在一種現(xiàn)象：同一種物質(zhì)的原子，會(huì)“化裝”，以不同的頭臉示人。我們把同一種物質(zhì)化裝變樣的原子互稱(chēng)為同位素。氫這種物質(zhì)主要有氕、氘、氚三種同位素，其中氕占?xì)湮镔|(zhì)總量的大多數(shù)。氕雖然很多，但不能作為聚變反應(yīng)的材料。氘可以做聚變反應(yīng)材料，約占?xì)湮镔|(zhì)總量的七千分之一，其實(shí)這可不是一個(gè)小數(shù)目，光海水里就有45萬(wàn)億噸氘，所以氘可以從海水里提純而得。氚不能自然存在，但分解鋰化氫可獲得氚。也就是說(shuō)在地球上獲取氘和氚這兩種聚變反應(yīng)材料是比較容易的。

原子彈和氫彈都屬于核武器，區(qū)別在于反應(yīng)方式不同。原子彈進(jìn)行的是“裂變反應(yīng)”污染大，氫彈用的是“聚變反應(yīng)”污染小。我國(guó)成功研制出原子彈后，也開(kāi)始研制氫彈。當(dāng)時(shí)西方國(guó)家對(duì)氫彈技術(shù)是保密的，但有些西方雜志會(huì)拿出點(diǎn)滴數(shù)據(jù)進(jìn)行炫耀，中國(guó)科學(xué)家從這些數(shù)據(jù)中搜尋到氫彈的原理和設(shè)計(jì)大概，然后自力更生，艱苦奮斗，并于1967年6月17日成功試爆了一枚氫彈，引發(fā)西方國(guó)家驚訝：這么快，中國(guó)人是怎么造出氫彈的？！

氫彈其實(shí)是軍事對(duì)抗的產(chǎn)物，現(xiàn)在大家認(rèn)識(shí)到和平的重要性，對(duì)抗的想法淡下來(lái)，氫彈技術(shù)開(kāi)始轉(zhuǎn)向民用了。如果把氫彈技術(shù)轉(zhuǎn)為民用技術(shù)，會(huì)有什么結(jié)果呢？

結(jié)果非常有意義：氫彈就是一顆人造太陽(yáng)，如果不用這個(gè)太陽(yáng)來(lái)廝殺，那么它就不是毀滅家園的核武器，轉(zhuǎn)身會(huì)變成清潔能源的供給者。

科學(xué)家想著讓氫彈變太陽(yáng)，給咱們提供光和熱。想法很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感：氫彈是短命太陽(yáng)，能量是瞬間釋放，瞬間，周?chē)镔|(zhì)就變成氣體了，這么兇，誰(shuí)敢要?dú)鋸椀哪芰浚?/p>

看來(lái)，要讓氫彈成為真正的人造太陽(yáng)，成為光和熱的提供者，必須改變氫彈“點(diǎn)火就爆”的暴躁脾氣，咱得馴服它——讓聚變反應(yīng)的進(jìn)程緩慢可控起來(lái)，能量慢慢釋放才行??！endprint

如何把暴躁的氫彈馴服成溫柔的“小綿羊”？許多國(guó)家都在做“馴獸師”，都想憑自己的力量把氫彈變成“小綿羊”，可是馴化多年之后，大家發(fā)現(xiàn)，讓氫彈變成“小綿羊”的任務(wù)太艱巨，單憑一國(guó)之力，無(wú)論如何也實(shí)現(xiàn)不了。

馴服氫彈，單打獨(dú)斗不行，那就來(lái)國(guó)際合作：1988年，國(guó)際社會(huì)共同啟動(dòng)了“國(guó)際核聚變反應(yīng)堆”項(xiàng)目（也稱(chēng)“人造太陽(yáng)”項(xiàng)目）。該項(xiàng)目計(jì)劃用35年的時(shí)間，尋找并運(yùn)行控制聚變反應(yīng)進(jìn)程的方法，讓聚變反應(yīng)可控緩慢進(jìn)行，給人類(lèi)提供源源不斷的新能源。中國(guó)于2006年加入該項(xiàng)目，開(kāi)始承擔(dān)技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。

國(guó)際核聚變反應(yīng)堆在建設(shè)過(guò)程中遇到一個(gè)很大的技術(shù)難題：聚變反應(yīng)核心的高溫高壓，需要用耐高溫高壓的材料壘建一個(gè)反應(yīng)空間，通常可以理解為：需要把太陽(yáng)給“捂住”才行。但是尋遍世界上所有的材料，沒(méi)有一種材料能“捂住”人造太陽(yáng)的聚變反應(yīng)高溫，畢竟它的溫度太高，超億度，現(xiàn)有材料在聚變反應(yīng)堆面前眨眼間就變成了“水汽”，起不到包裹作用。

找不到壘建聚變反應(yīng)核心的防護(hù)材料，把氫彈馴化成“小綿羊”就是空想。誰(shuí)能制造出能“捂住”太陽(yáng)的材料，誰(shuí)就會(huì)為國(guó)際核聚變反應(yīng)堆的建設(shè)立下頭功！

誰(shuí)立下了頭功？當(dāng)然是中國(guó)科學(xué)家！

聚變反應(yīng)裝置的芯部，溫度上億攝氏度，中國(guó)科學(xué)家于2016年末，成功研制出可以包裹聚變反應(yīng)核心的材料，有了這種耐上億度高溫的材料，“捂住”太陽(yáng)并馴服它就有了可靠的“牢籠”。目前，中國(guó)研制出的這種材料已經(jīng)獲得國(guó)際核聚變反應(yīng)堆項(xiàng)目組的高熱負(fù)荷認(rèn)證，拿到了生產(chǎn)許可證，可批量生產(chǎn)組裝，將成為可以控制聚變反應(yīng)進(jìn)程的金剛不壞之手。聚變反應(yīng)被控制之后，人造太陽(yáng)為人類(lèi)穩(wěn)定安全地供給能源最終將成為現(xiàn)實(shí)。

前面我們說(shuō)氫彈要用原子彈做“引信”，從而獲得高溫高壓環(huán)境觸發(fā)聚變反應(yīng)。那么國(guó)際核聚變反應(yīng)堆是不是也要用原子彈來(lái)點(diǎn)火呢？當(dāng)然不是。國(guó)際核聚變反應(yīng)堆利用新的科研成果，采用激光來(lái)觸發(fā)聚變反應(yīng)，算是激光點(diǎn)火。因?yàn)榧す恻c(diǎn)火更安全，也沒(méi)有核污染。這種點(diǎn)火裝置于2009年花費(fèi)35億美元建成。點(diǎn)火方式的變化，說(shuō)明“人造太陽(yáng)”是邊探索邊實(shí)踐的過(guò)程。

國(guó)際核聚變反應(yīng)堆項(xiàng)目最初的參與國(guó)名單中，美國(guó)是位列其中的?？墒呛髞?lái)美國(guó)政府發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目進(jìn)程緩慢，似乎看不到成功的希望，于是就退出了。退出之后，該項(xiàng)目苦苦堅(jiān)持，居然一步一個(gè)腳印，看到了成功的曙光，于是美國(guó)趕緊又回來(lái)，重新加入到該項(xiàng)目中。現(xiàn)在國(guó)際核聚變反應(yīng)堆項(xiàng)目定址于法國(guó)，正熱火朝天地建設(shè)著。參與該項(xiàng)目建設(shè)的國(guó)家和組織包括歐盟、日本、韓國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)、印度等，覆蓋了世界人口的一半?？磥?lái)，“人造太陽(yáng)”進(jìn)萬(wàn)家的夢(mèng)想就要實(shí)現(xiàn)了。

（編輯 孫世奇）endprint