世界核聚變實驗裝置

❶ 人造最高溫度能達5.5萬億度，為何無法達到，-273.15℃的絕對零度

地球已經誕生超過46億年了，而地球又是宇宙中微不足道的一顆星球。從最初的類人猿時期，到後來的石器時期再到現在具有發達 科技 的文明時期，而人們誕生也不過千萬年。 在宇宙中還有許多奧秘等著人們去發現。

在過去的這些年裡人類 科技 發展還是取得了一些進展，但是有些技術難題到現在依舊沒法解決， 就比如人類靠核能創造出的最高溫度可達5.5萬億度，但目前卻無法造出-273.15 的絕對零度，這究竟是為什麼？讓我們一起來探究一下其原因。

核能被稱為20世紀最偉大發現 。原子核中蘊藏著極大的能量，如果人們可以將原子核中的能量釋放出來，那麼就可以得到巨大的能源。

人們率先想到核能的作用是用於軍事， 二戰時期具有發達 科技 水平的美國率先發明出了以核裂變作為能量源的核彈，並於二戰時期在日本投下了兩顆核彈。

在此之後人們想利用核裂變的能量來取得能源，這才有了後來的核發電廠。 但人們又發現核裂變並不是最強大的變化，核聚變產生的能量比核裂變還要大。

所以人們就想控制核聚變反應，來為人類提供源源不斷的能源供應。於是 「人造太陽」這個理念被提出。

太陽是銀河系最重要的能源來源，太陽億萬年來一直源源不斷地釋放著能量， 人們就想著如果能把太陽的能量全部汲取，那麼人類就會獲得源源不斷的能源。 但現在人類的技術無法實現這一目標，所以科學家就在考慮能否製造一個類似於太陽的裝置呢？

所以「人造太陽」就應運而生，它其實就是一個大型核聚變反應堆。 而且人造太陽核聚變反應的主要原料來源於海水，可以說這項技術如果成功定會造福於人類。

「人造太陽」其實是一個國際性合作的科研項目，以前多是歐美等發達國家參與。 2006年中國也加入了研製「人造太陽」的科研任務中來，在我國安徽合肥建造了我國自主研發的「東方超環」可控核聚變實驗裝置。

雖然我國加入研發「人造太陽」的時間較短，但是我國取得的進步是巨大的。 2020年4月2日，安徽合肥的「東方超環」可控核聚變實驗裝置，實現了世界上「人造太陽」第一次在1億 下穩定運行10秒的任務。別看只運行了短短的10秒鍾，但這代表我國「人造太陽」科研工程取得了巨大進展，人類離控制核聚變能量釋放又向前邁進了一步。

太陽內部溫度才不過幾千萬攝氏度，而中國「東方超環」已經能達到1億 的高溫了，這已經超過太陽的溫度了， 是不是證明人造太陽已經研製成功了？ 但其實並不是，「人造太陽」的技術難點其實並不在達到多高的溫度，最難攻克的難點其實是如何持續地控制核裂變。 而且人類目前製造的最高溫度也不止1億 。

2012年歐洲科學家在不考慮持續時間的前提下，使用歐洲最大的大型強子對撞機創造過5.5萬億 的高溫。這對世界上各國資源短缺，解決能源分布不均起到了里程碑式的作用。當然，人類不會止步於此，依舊會朝著溫度更高、持續時間更長的目標前進。

能量是由物體運動產生的，而宇宙中物體的最快運動速度是光速，有科學家根據一系列數據計算得到，宇宙中物體釋放的最高溫度能達到1.4億億億億 。但是因為物體的質量原因，其運動速度只能無限接近於光速，卻達不到光速。

所以宇宙中的最高溫度其實是沒有上限的，但是宇宙中的最低溫度是有限的。 也就是物體沒有產生能量時的數值——0千焦，換算成溫度也就是-273.15 。

「絕對零度」並不是人們想像的0 ，0 只是常溫常壓下水結冰的溫度。而「絕對零度」是熱力學的最低溫度。換算成溫度單位就是-273.15 。但「絕對零度」是現實情況下無法達到的，只是理論上的最低溫度下限。

那麼為什麼人類製造的最高溫度能達到5.5萬億 ，而僅有-273.15 的「絕對零度」卻無法造出呢？

雖然「絕對零度」看起來數值很小，很容易就可以到達。 但是物體的溫度是和其運動速度有關的，物體運動越快溫度就會越高。而按照「絕對零度」的理論來說，在達到「絕對零度」時，物體分子已沒有動能處於絕對靜止狀態。

但是粒子「絕對靜止」與物理學規律其實的相悖的。 著名物理學家海森堡提出過「不確定性理論」，他通過一系列實驗來證明粒子是一直在不斷地運動中的，人們無法測量其粒子的位置。

而且絕對零度是通過理想氣體狀態方程來推出的，理想氣體動能由溫度決定那麼「絕對零度」可以說是理想氣體絕對靜止時的溫度。但事實上理想氣體在「絕對零度」時，已不是氣體狀態，呈現為液態或固態。 那時候已經不符合熱力學的相關計算規律了。

而且「絕對零度」說的是粒子要處於絕對靜止狀態，但是愛因斯坦的「相對論」卻提出物體運動與靜止是相對於參考系來說的。 而絕對靜止的參考系又是不存在的，所以「絕對零度」所謂的絕對靜止狀態，其實是相對於參考系來說得相對靜止狀態。

假如說世界真的達到了「絕對零度」，這意味著，世間的萬物都停止了運動 。包括時間，這就像科幻大片中所講到的時光停滯現象。使人類可以穿梭於不同的時空之中，當然這只是理想狀態，「絕對零度」無法達到。

雖然「絕對零度」只是理論情況，但人們並沒有停止對「絕對零度」的追求。 曾有一個由美國、德國、奧地利等國的科學家組成了一個聯合科研組，對「絕對零度」發起挑戰。他們在實驗室里利用磁陷技術達到了僅比「絕對零度」高0.5納開爾文的溫度，這是人類 歷史 上第一次達到比「絕對零度」高1納開爾文以內的超級低溫。

2001年諾貝爾物理學獎獲得者，德國科學家科特勒曾說，他們首次達到「絕對零度」1納開爾文之內，是人類 歷史 上最求最低溫度的里程碑。

冥王星是太陽系距離太陽最遠的行星，由於其位於太陽系邊緣，能接收到的太陽能量極低。導致冥王星表面最低溫度可以達到-229 ，所以冥王星也是太陽系內溫度最低的地方。但是-229 與「絕對零度」相距甚遠，而且放眼整個宇宙，-229 也並不是宇宙中溫度最低的地方。 那麼宇宙中溫度最低的地方在哪呢？

現在人類觀測到的宇宙最低溫是布莫讓星雲，也被稱為回力棒星雲。 距離地球約5000光年。據科學家觀測並計算得知，布莫讓星雲的溫度達到了-272 ，這個溫度僅僅比「絕對零度」高了1.15 。 那布莫讓星雲溫度為何這么低？

星雲是不斷膨脹的，而膨脹是需要能量的，但布莫讓星雲周圍並且有能量源。所以布莫讓星雲膨脹只能消耗自身的能量，導致其內能越來越低，溫度也隨之下降，讓布莫讓星雲成為一個十分接近「絕對零度」的地方， 但是它只會無限接近於「絕對零度」永遠無法到達。

無論人類是追求「絕對高溫」還是「絕對零度」，都是想掌握宇宙規律，為人類謀福祉。 說不定在未來的某一天，人類真的能長期控制核聚變，用著永遠不會枯竭的能源。而且人類技術可以製造出「絕對零度」，甚至使科幻電影成為現實，這並非無稽之談，上世紀很多科幻片中的東西現在人類都已經發明出來了。

所以 科技 是無盡的，需要人類一代一代不斷地努力，人類文明才能永遠持續下去。

❷ 全超導托卡馬克核聚變實驗裝置的基本原理

核能是能源家族的新成員，包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的核子通過裂變而釋放的巨大能量。受控核裂變技術的發展已使裂變能的應用實現了商用化，如核(裂變)電站。裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少，而且常規裂變反應堆會產生放射性較強的核廢料，這些因素限制了裂變能的發展。聚變能是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核並釋放出的能量。目前開展的受控核聚變研究正是致力於實現聚變能的和平利用。其實，人類已經實現了氘氚核聚變--氫彈爆炸，但那是不可控制的瞬間能量釋放，人類更需要受控核聚變。維系聚變的燃料是氫的同位素氘和氚，氘在地球的海水中有極其豐富的蘊藏量。經測算，l升海水所含氘產生的聚變能等同於300升汽油所釋放的能量。海水中氘的儲量可使人類使用幾十億年。特別的，聚變產生的廢料為氦氣，是清潔和安全的。因此，聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是世界各國尤其是發達國家不遺餘力競相研究、開發聚變能的根本原因。
受控熱核聚變能的研究主要有兩種--慣性約束核聚變和磁約束核聚變。前者利用超高強度的激光在極短的時間內輻照氘氚靶來實現聚變，後者則利用強磁場可很好地約束帶電粒子的特性，將氘氚氣體約束在一個特殊的磁容器中並加熱至數億攝氏度高溫，實現聚變反應。
托卡馬克(Tokamak)是前蘇聯科學家於20世紀50年代發明的環形磁約束受控核聚變實驗裝置。經過近半個世紀的努力，在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實，但相關結果都是以短脈沖形式產生的，與實際反應堆的連續運行有較大距離。超導技術成功地應用於產生托卡馬克強磁場的線圈上，是受控熱核聚變能研究的一個重大突破。超導托卡馬克使磁約束位形能連續穩態運行，是公認的探索和解決未來聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。目前建造超導裝置開展聚變研究已成為國際熱潮。
托克馬克從本質上說是一種脈沖裝置，因為等離子體電流是通過感應方式驅動的。但是，存在所謂的「先進托克馬克」運行的可能性，即它們可以利用非感應外部驅動和發生在等離子體內的自然的壓強驅動電流相結合而實現運行。它們需要仔細地調節壓強和約束使之最佳化。在理論和實驗上正在研究這種先進托克馬克，因為連續運行對聚變功率的產生是最有希望的，其相對小的尺寸導致比類ITER設計更經濟的電站。先進超導托克馬克實驗裝置是指裝置的環向磁場和極向磁場線圈都是超導材料繞制而成的，它可以大大節省供電功率，長時間維持磁體工作，並且可以得到較高的磁場。
等離子體物理研究所主要從事高溫等離子體物理、受控熱核聚變技術的研究以及相關高技術的開發研究工作，擔負著國家核聚變大科學工程的建設和研究任務,先後建成HT-6B、HT-6M等托卡馬克實驗裝置。1994年底，等離子體所成功地建成我國第一台大型超導托卡馬克裝置HT-7，使我國進入超導托卡馬克研究階段，研究成果引起了國際聚變界的廣泛關注。「九五」國家重大科學工程--大型非圓截面全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST計劃的實施，標志著我國進入國際大型聚變裝置(近堆芯參數條件)的實驗研究階段，表明中國核聚變研究在國際上已佔有重要地位。

❸ 2006年初，中科院研究所建成了世界上第一個核聚變實驗裝置，由於其模擬太陽產生能量的方式而被形容為「人

科學家研究表明：在超高壓、超高溫條件下，兩個氫原子核發生聚變，同時釋放巨大的能量，由此製成了「人造太陽」．
故答案為：高溫．

❹ 全超導托卡馬克核聚變實驗裝置的研究成果

HT-7裝置1995年投入運行，經過多方面的改進和完善，裝置運行的整體性能和水平有了很大的提高。13年來，物理實驗不斷取得重大進展和突破，獲得了一系列國際先進或獨具特色的成果。
在中心等離子體密度大於2.2×1019/m3條件下，最高電子溫度超過5 000萬度；獲得可重復大於60秒(最長達到63.95秒)、中心電子溫度接近500萬度、中心密度大於0.8×1019/m3的非感應全波驅動的高溫等離子體；成功地實現了306秒的穩態等離子體放電，等離子體電流60kA，中心電子密度0.8×1019/m3，中心電子溫度約1 000萬度；2008年春季，HT-7超導托卡馬克物理實驗再次創下新紀錄：連續重復實現了長達400秒的等離子體放電，電子溫度1 200萬度，中心密度0.5×1019/m3。這是目前國際同類裝置中時間最長的高溫等離子體放電。
同時，還在HT-7上開展了石墨限制器條件下的運行模式、等離子體物理特性和波加熱、波驅動高參數等離子體物理特性以及高參數、長脈沖運行模式等世界核聚變前沿課題的研究，出色完成了國家「863」計劃和中科院重大課題研究任務。HT-7實驗的成功使中國磁約束聚變研究進入世界先進行列，也使HT-7成為世界上(EAST建成之前的)第二個全面開放的、可進行高參數穩態條件下等離子體物理研究的公共實驗平台。
EAST在2007年1-2月的第二輪等離子體放電實驗中，獲得了穩定、可控具有大拉長比的偏濾器位形等離子體放電，最大等離子體電流達0.5MA，在0.2MA等離子體電流下最長放電達9秒，並成功完成了磁體、低溫、總控和保護、等離子體控制等多項重要工程測試和物理實驗。
2016年2月，中國EAST物理實驗獲重大突破，成功實現電子溫度超過5000萬度、持續時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電。這也是截至2016年2月國際托卡馬克實驗裝置上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電。標志著中國在穩態磁約束聚變研究方面繼續走在國際前列。 發展目標：通過15年(2006-2020)的努力，使EAST成為我國磁約束聚變能研究發展戰略體系中最重要的知識源頭，使我國核聚變能開發技術水平進入世界先進行列。同時，積極參與國際合作，消化、吸收、掌握聚變堆關鍵科學與技術，鍛煉隊伍，培養人才，儲備技術，使得我國有能力獨立設計和建設(或參與國際合作)聚變能示範堆。
HT-7裝置是國際上正在運行的(EAST投入正式運行之前)第二大超導托卡馬克裝置，配合EAST的科學目標開展高溫等離子體的穩態運行技術和相關物理問題的研究，其穩態高參數等離子體物理實驗結果和工程技術發展對EAST最終科學目標的實現和國際聚變研究都具有重要的直接意義。
EAST的科學研究分三個階段實施：
第一階段(3-5年)：長脈沖實驗平台的建設；第二階段(約5年)：實現其科學目標，為ITER先進運行模式奠定基礎；第三階段(約5年)：長脈沖近堆芯下的實驗研究。
EAST將對國內外聚變同行全面開放，結合國內外聚變的科學、技術和人才優勢，開展磁約束聚變的科學和技術研究，培養國內磁約束聚變人才，為中國聚變能的發展奠定基礎。

❺ 國際熱核聚變實驗裝置將建造於那個國家

是法國
索詞條
國際熱核聚變實驗堆計劃

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「國際熱核聚變實驗版堆（ITER）計劃」是目前權全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，建造約需10年，耗資50億美元（1998年值）。ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱「人造太陽」。2003年1月，國務院批准我國參加ITER計劃談判，2006年5月，經國務院批准，中國ITER談判聯合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協定。

❻ 受控核聚變實驗裝置是什麼裝置

如同某些重原子能發生裂變，同時釋放出巨大的能量一樣，某些輕核也能聚變成較重的核，並釋放出比裂變時大幾倍甚至幾十倍的能量。因此，輕核聚變將是人類獲得核能的另一條更有遠大前景的途徑。人們開展了很多這方面的研究，力求在人為可控的條件下將輕原子核（主要為氘、氚等）聚合成較重的原子核，同時釋放出巨大能量——這就是所謂的受控核聚變。由於氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，且反應產物是無放射性污染的氦，因此它具有釋放能量密度高、燃料豐富、成本低廉、與環境兼容性強、安全性好等優點。

然而由於聚變反應能夠自持進行的條件十分苛刻，要首先使燃料處於等離子體狀態，並使等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度並持續足夠長的熱能約束時間，原子核才可以克服斥力聚合在一起，所以受控核聚變的實現極其艱難。目前這方面的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的激光在極短的時間內輻照靶板來產生聚變；磁約束是利用強磁場可以很好的約束帶電粒子的特性，構造一個特殊的磁容器，建成聚變反應堆。20世紀下半葉，聚變能的研究取得了重大進展，利用一種環行磁約束裝置——托卡馬克研究領先於其他途徑。

中國一直很重視這方面的研究。中國核工業西南物理學院於1986年自行研製成功托卡馬克研究裝置——「中國環流器一號」。1994年他們又研製成「中國環流器新一號裝置」，更在2002年12月研製成功「中國環流器二號A裝置」。位於中國安徽省合肥市的中國科學院等離子體物理研究所承擔的HT一7超導托卡馬克實驗在2002年至2003年冬季取得了重大進展，該裝置是將超導技術成功應用於產生托卡馬克磁場的線圈上，使得磁約束的連續穩態運行成為現實。這是受控核聚變研究的一次重大突破。中科院等離子體所的HT-7托卡馬克實驗裝置成功的實現了在低雜波驅動下電子溫度超過500萬度、中心密度大於1．0×1019／m3、長達20秒可重復的高溫等離子體放電；實現了電子溫度超過1000萬度、中心密度大於1．2×1．0 x 1019／m3、超導10秒的等離子體放電。在離子伯恩斯波和低雜波協同作用下，實現放電脈沖長度大於100倍能量約束時間、電子溫度2000萬度的高約束穩態運行；最高電子溫度超過3000萬度。

等離子所取得的重大進展表明，HT-7超導托卡馬克裝置已經成為世界上第二個放電長度達到1000倍熱能約束時間。溫度為1000萬度以上，能對穩態先進運行模式展開深入的物理和相關工程技術研究的超導裝置，在穩態高約束運行長度上已達到世界領先水平。

❼ 什麼是國際熱核聚變實驗堆計劃意義是什麼

核聚變爐實驗用包模塊是指核聚變實驗中圍繞核反應堆外部的保護膜。該膜具有持續冷卻核聚變路和防止放射性泄漏的作用。我國主要使用氦冷固體材料作為包層模塊。目前世界上最大的核聚變路實驗是ITER，即國際熱核聚變實驗路項目。國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目是目前世界上規模最大、影響力最大的國際科研合作項目之一，建設約10年、50億美元(1998年價值)。Tor裝置是可以引起大規模核聚變反應的超導扭矩標記，通常被稱為「人工太陽」。

要開始融合反應，首先需要足夠的能量來克服燃料這種帶正電荷的原子核之間的庫倫斥力。這個過程也稱為「點火」。如果反應要繼續進行，融合反應的速度必須足夠高，才能保持溫度高於點火溫度。這里的反應率與核反應截面，即入射粒子和靶核之間發生反應的概率成正比。與氘融合相比，在無中子反應中用作燃料的原子核通常原子序數更高。也就是說，由於攜帶的電荷更多，它們之間的庫隆斥力也更強，兩個原子核很難接近，相應的點火溫度更高。下面列舉了幾種沒有中子的聚變反應的點火溫度，可以看出，點火溫度比氘聚變高好幾倍，反應截面小得多。

❽ 人類真的能造出太陽嗎，製造人造太陽有何目的呢

說到「人造太陽」，我們都知道是可控核聚變技術裝置，但是不清楚的朋友可能仍然會認為是人類造出了一個「小太陽」，實際上它是利用的可控核聚變技術製造出來的一團高溫等離子體，通常並非球形，而是呈環狀，其目的是為了發電用。

所以「東方超環」這樣的托卡馬克裝置所創造的溫度其實比太陽的溫度還要高，因此也難怪會被稱為「人造太陽」了。