托卡马克装置为什么不会被烧坏「托卡马克加热原理」

大家好，托卡马克装置为什么不会被烧坏「托卡马克加热原理」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

2021年5月28日，我国的人造太阳东方超环east创造全新世界纪录！首次成功实现1.2亿摄氏度高温等离子体运行101秒和1.6亿摄氏度运行20秒的成绩，这个数据将2020年12月韩国创造的纪录，1亿摄氏度运行20秒的成绩，足足延长了5倍之久！凭借这个惊人的数据，我们再次拿下世界之最！

我国的东方超环EAST是世界上首个实现全超导的托卡马克装置

托卡马克是一个利用磁约束来实现可控核聚变的一个装置！

核聚变我们知道，这是把几个较轻的原子核融合为一个较重的原子核的反应。融合时呢，因为存在质量的损失，损失的质量根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，它是以能量的方式释放了出去，释放能量的大小是以质量乘以光速的平方来计算，所以尽管损失的质量很小，但乘以光速的平方，它就是巨大的存在！

现在我们人类用的核聚变材料是以氢的同位素来作为聚变材料，即氘和氚，所以现在我们所说的核聚变，指的就是把氘和氚融合为更重的元素氦的这么一个反应！

根据计算呢，一升海水中所含的氘若进行核聚变后，它释放的能量就可相当于300升汽油燃烧所释放的能量！

所以，如果我们人类可以掌握此项技术，那么我们就可以告别传统的燃料模式，进而摆脱能源的束缚从此跨入全新的时代！而托卡马克装置就是来实现这项技术的这么一个设备。

那这个设备是怎么来实现可控核聚变的呢？

启动核聚变的首要条件是提高温度，即依靠极高的温度，把原子电离使原子核可以直接碰撞，进而在强相互作用的加持下使它们融合。但在面对温度这方面却有一个难点，根据氘和氚的聚变反应，我们若是将它启动，那么至少是需要上亿摄氏度的高温。

且不说这个温度如何达到，光就这个上亿摄氏度的高温，我们要怎样来控制它呢？

在我们已知的范围内，是没有那种材料可以承受如此高的温度而不被融化！

那这个要怎么解决？

在20世纪50年代，有苏联氢弹之父之称的萨哈罗夫，提出了一个办法！即磁约束的方法。

原子在高温的环境下会被电离，也就是电子与原子核分离！那么电离之后这些等离子就会带电，而带电的话，这就意味着我们可以用磁场将它们控制起来，使它们悬浮在一个真空腔内，绕着磁场线运动，不让它们与容器直接接触，这样就大大的降低了对材料的要求！也只有这样，我们才能将温度提高到更高的层次。

而用这个方法制造的设备呢，便是托卡马克装置，所以在俄语中（TOKAMAK）是代表着“环形”（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）这几个单词！

在1958年呢，苏联便制造出了世界第一台托卡马克装置T1，而我国则是于1984年建成了全国首台托卡马克装置，即中国的环流器一号。

那超导托卡马克装置又是什么呢？

实现可控核聚变，除过温度高低，我们还需要将这个温度维持下去，即约束时间的长短。

但传统的托卡马克装置是用普通的材料来制造的线圈，那么这就会存在电阻，所以时间长了线圈就会发热从而消耗更多的能量，这就会使磁场约束等离子体出现不稳定。

所以为了解决这个问题便出现了超导托卡马克装置。

超导，指的是物质电阻为零的一个极端状态！

在这样的状态下，能量将不会随着电阻的发热而消耗。所以在超导状态下，线圈就会更好地输出稳定的磁场，这样我们就可以增加这个约束时间了。

但若想实现超导性质，则需将温度降到接近绝对零度才能出现！所以这就出现了两种截然相反的状态，一边是需要将线圈腔内的等离子加热到上亿度的高温，一边则需要将线圈降到接近绝对零度的低温。这两种极端的状态还不能相互干扰，所以可想这其中的难度。

世界上第一台超导托卡马克装置，是在上世纪70年代出现，它是由苏联所建造，称为T_7。

而这个T7与我国则是有很大的渊源，可以说正是因为它，才有了我们现如今的东方超环。

在苏联建造T7差不多20年后，1990年，他们将这个装置转交给了我们，这对于当时的我们来说，是一个研究超导托卡马克不可多得的机会！在辛苦研究的3年之后，1994年我们将它彻底改造为了中国的第一台超导托卡马克装置HT7。

这也使得我们成为了即俄、法、日第四个拥有超导托卡马克装置的国家！

但这，依然不能阻止我们前进的步伐！

1994年在成功拥有超导托卡马克装置之后，我国的科学家便提出了建造全超导托卡马克装置的计划，即建造HT 7u的计划！

全超导托卡马克装置即是将所有的线圈都提升到超导模式，普通的超导托卡马克只是实现了部分线圈的超导！而全超导则是所有线圈的超导，所以这又将托卡马克提升到了一个新的阶层！

在1998年我国的全超导托卡马克装置HT7u正式获得了批准立项，开工建设是在2000年时！在2003年，HT7u被更名为了EAST。即我们现在所说的东方超环！

东方超环的面世也是不负众望，在它建成之后，就多次刷新世界纪录！除过这次的新纪录，像在2017年时，我们就首次实现了百秒量级的高约束等离子体运行，还有2018年，首次实现1亿度高温的等离子体。以及2020年4月，将1亿度的高温维持了近10秒。这些成绩，个个都是世界的前列！

从开始的一无所有，到如今站在世界的前列！我们用事实告诉世界，什么叫做中国速度！

好了，那本期就到这里了，我是腾宝，还希望大家多多关注与支持，我们下期再见，谢谢大家！