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受控核聚变 太阳产生的核聚变能是由两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量，主要靠氢的同位素氘、氚。氘在每一升海水中约含有30毫克氘，通过聚变反应相当于300升汽油的热能，1千克氘全部聚变释放的 HYPERLINK /view/14394.htm \t _blank 能量相当11000吨煤炭燃烧产生的热量。地球上的海水中有45万亿吨氘，所以核聚变发电是未来能源的梦想。 在一定条件下，一个氘核(由一个质子一个中子组成)和一个氚核(由一个质子和二个中子组成)会发生聚变核反应，生成一个氦核(二个质子和二个中子组成)，并放出一个中子。精密的测量表明，氦核加上一个中子的质量之和小于一个氘核与氚核反应前的质量之和。发生了明显的质且亏损。根据著名的爱因斯坦质能公式E＝mc2，反应过程中出现的质量亏损转化为巨大的能量释放出来。从获得能量的观点来看聚变核反应主要是如下两种： 　　其实早在五十年代初地球上就实现了聚变核反应，这就是氢弹的爆炸。它是依靠原子弹爆炸时形成的高温高压，使得氢弹里面的热核燃料氘氚发生聚变反应，释放巨大能量，形成强大无比的破坏力。可惜这种瞬间的猛烈爆炸无法控制。要把聚变时放出的巨大能量作为社会生产和人类生活的能源，必须对剧烈的聚变核反应加以控制，因而称为受控核聚变。 　　但是，要控制剧烈的聚变核反应胜过驾驭一匹挣脱羁绊的烈性野马，困难极大，谈何容易。那么，究竞难在哪？ 极高的温度 　　要使两个原于核发生聚变核反应，必须使它们彼此靠得足够近，达到原子核内核子与核子之间那么近的距离，即万亿分之三毫米以内，达时核力才能将它们“粘合”成整体形成新的原子核。由于原子核都带正电，当两个核靠得越来越近的时候，它们之间的静电斥力也越来越大。静电斥力也叫静电势垒，它好象一座高山一样把两个氘核隔开。根据实验资料估计，使两氘核相遇，它们的相对速度必须大于每秒1000公里，这时氘核具有极大的动能，对于一团氘核整体而言，此时它们具有极高的温度。而两个氘核的聚变反应，温度必须高达1亿度。对于氘核与氚核间的聚变反应，温度必须在5000万度以上。 充分的约束 太阳的中心温度有1500万度，表面温度最高到6000度，但是由于压力巨大，聚变反应可以自然地发生。 　　但是在地球上实现持续核聚变所需的条件要苛刻的多，只有在上亿度的高温等离子体环境下，才能实现自发的持续核聚变反应。在氢弹中，爆发是在瞬间发生并完成的，可以用一个原子弹提供高温和高压，引发核聚变，但是人类需要的是可控的核聚变，采用这种方式会使得聚变反应难以控制。 　　所以一定很难想象，几亿度的高温，地球上有什么样的容器能装下它们然后让它们在其中缓慢地发生核聚变呢？ 　　这个问题并没有难倒科学家。20世纪50年代初，苏联科学家提出了磁约束的概念，并于1954年建成了第一个磁约束装置。这就是托卡马克(Tokamak)，它是俄语“磁线圈环形真空室”的缩写。 托卡马克 　　托卡马克是一个由封闭磁场组成的“容器”，形状像一个放倒的轮胎。由于等离子体中每个粒子都是显电性的，带电粒子会沿封闭的磁力线做螺旋式运动，所以几亿度高温的等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼，看不见，摸不着，也不接触有形的物体，因而也就不怕什么高温了，它可以把炙热的等离子体托举在空中。 　　托卡马克装置的主要特点是采用很强的纵向磁场，跟等离子体电流本身产生的角向磁场合成了具有回转变换的螺距很大的螺旋型磁场。这种磁场位形基本上具备了等离子体的稳定三要素，即环行磁场、磁阱和磁剪切，因而它能有效地克服各种宏观不稳定性。 　　当然，受控热核聚变的研究也有其他的途径，例如惯性约束，它是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。相比较而言，托卡马克类型的磁约束研究则领先于其他途径，是最有可能率先成功的可控聚变方式。 我们的变频器就是将电能先转化为机械能储存在飞轮中，当发生放电时，机械能转变为电能，交流经过整流，再转变为磁能，进而约束等离子体，约束时间大概只有3~4s左右。