世界核聚变实验装置

❶ 人造最高温度能达5.5万亿度，为何无法达到，-273.15℃的绝对零度

地球已经诞生超过46亿年了，而地球又是宇宙中微不足道的一颗星球。从最初的类人猿时期，到后来的石器时期再到现在具有发达 科技 的文明时期，而人们诞生也不过千万年。 在宇宙中还有许多奥秘等着人们去发现。

在过去的这些年里人类 科技 发展还是取得了一些进展，但是有些技术难题到现在依旧没法解决， 就比如人类靠核能创造出的最高温度可达5.5万亿度，但目前却无法造出-273.15 的绝对零度，这究竟是为什么？让我们一起来探究一下其原因。

核能被称为20世纪最伟大发现 。原子核中蕴藏着极大的能量，如果人们可以将原子核中的能量释放出来，那么就可以得到巨大的能源。

人们率先想到核能的作用是用于军事， 二战时期具有发达 科技 水平的美国率先发明出了以核裂变作为能量源的核弹，并于二战时期在日本投下了两颗核弹。

在此之后人们想利用核裂变的能量来取得能源，这才有了后来的核发电厂。 但人们又发现核裂变并不是最强大的变化，核聚变产生的能量比核裂变还要大。

所以人们就想控制核聚变反应，来为人类提供源源不断的能源供应。于是 “人造太阳”这个理念被提出。

太阳是银河系最重要的能源来源，太阳亿万年来一直源源不断地释放着能量， 人们就想着如果能把太阳的能量全部汲取，那么人类就会获得源源不断的能源。 但现在人类的技术无法实现这一目标，所以科学家就在考虑能否制造一个类似于太阳的装置呢？

所以“人造太阳”就应运而生，它其实就是一个大型核聚变反应堆。 而且人造太阳核聚变反应的主要原料来源于海水，可以说这项技术如果成功定会造福于人类。

“人造太阳”其实是一个国际性合作的科研项目，以前多是欧美等发达国家参与。 2006年中国也加入了研制“人造太阳”的科研任务中来，在我国安徽合肥建造了我国自主研发的“东方超环”可控核聚变实验装置。

虽然我国加入研发“人造太阳”的时间较短，但是我国取得的进步是巨大的。 2020年4月2日，安徽合肥的“东方超环”可控核聚变实验装置，实现了世界上“人造太阳”第一次在1亿 下稳定运行10秒的任务。别看只运行了短短的10秒钟，但这代表我国“人造太阳”科研工程取得了巨大进展，人类离控制核聚变能量释放又向前迈进了一步。

太阳内部温度才不过几千万摄氏度，而中国“东方超环”已经能达到1亿 的高温了，这已经超过太阳的温度了， 是不是证明人造太阳已经研制成功了？ 但其实并不是，“人造太阳”的技术难点其实并不在达到多高的温度，最难攻克的难点其实是如何持续地控制核裂变。 而且人类目前制造的最高温度也不止1亿 。

2012年欧洲科学家在不考虑持续时间的前提下，使用欧洲最大的大型强子对撞机创造过5.5万亿 的高温。这对世界上各国资源短缺，解决能源分布不均起到了里程碑式的作用。当然，人类不会止步于此，依旧会朝着温度更高、持续时间更长的目标前进。

能量是由物体运动产生的，而宇宙中物体的最快运动速度是光速，有科学家根据一系列数据计算得到，宇宙中物体释放的最高温度能达到1.4亿亿亿亿 。但是因为物体的质量原因，其运动速度只能无限接近于光速，却达不到光速。

所以宇宙中的最高温度其实是没有上限的，但是宇宙中的最低温度是有限的。 也就是物体没有产生能量时的数值——0千焦，换算成温度也就是-273.15 。

“绝对零度”并不是人们想象的0 ，0 只是常温常压下水结冰的温度。而“绝对零度”是热力学的最低温度。换算成温度单位就是-273.15 。但“绝对零度”是现实情况下无法达到的，只是理论上的最低温度下限。

那么为什么人类制造的最高温度能达到5.5万亿 ，而仅有-273.15 的“绝对零度”却无法造出呢？

虽然“绝对零度”看起来数值很小，很容易就可以到达。 但是物体的温度是和其运动速度有关的，物体运动越快温度就会越高。而按照“绝对零度”的理论来说，在达到“绝对零度”时，物体分子已没有动能处于绝对静止状态。

但是粒子“绝对静止”与物理学规律其实的相悖的。 著名物理学家海森堡提出过“不确定性理论”，他通过一系列实验来证明粒子是一直在不断地运动中的，人们无法测量其粒子的位置。

而且绝对零度是通过理想气体状态方程来推出的，理想气体动能由温度决定那么“绝对零度”可以说是理想气体绝对静止时的温度。但事实上理想气体在“绝对零度”时，已不是气体状态，呈现为液态或固态。 那时候已经不符合热力学的相关计算规律了。

而且“绝对零度”说的是粒子要处于绝对静止状态，但是爱因斯坦的“相对论”却提出物体运动与静止是相对于参考系来说的。 而绝对静止的参考系又是不存在的，所以“绝对零度”所谓的绝对静止状态，其实是相对于参考系来说得相对静止状态。

假如说世界真的达到了“绝对零度”，这意味着，世间的万物都停止了运动 。包括时间，这就像科幻大片中所讲到的时光停滞现象。使人类可以穿梭于不同的时空之中，当然这只是理想状态，“绝对零度”无法达到。

虽然“绝对零度”只是理论情况，但人们并没有停止对“绝对零度”的追求。 曾有一个由美国、德国、奥地利等国的科学家组成了一个联合科研组，对“绝对零度”发起挑战。他们在实验室里利用磁陷技术达到了仅比“绝对零度”高0.5纳开尔文的温度，这是人类 历史 上第一次达到比“绝对零度”高1纳开尔文以内的超级低温。

2001年诺贝尔物理学奖获得者，德国科学家科特勒曾说，他们首次达到“绝对零度”1纳开尔文之内，是人类 历史 上最求最低温度的里程碑。

冥王星是太阳系距离太阳最远的行星，由于其位于太阳系边缘，能接收到的太阳能量极低。导致冥王星表面最低温度可以达到-229 ，所以冥王星也是太阳系内温度最低的地方。但是-229 与“绝对零度”相距甚远，而且放眼整个宇宙，-229 也并不是宇宙中温度最低的地方。 那么宇宙中温度最低的地方在哪呢？

现在人类观测到的宇宙最低温是布莫让星云，也被称为回力棒星云。 距离地球约5000光年。据科学家观测并计算得知，布莫让星云的温度达到了-272 ，这个温度仅仅比“绝对零度”高了1.15 。 那布莫让星云温度为何这么低？

星云是不断膨胀的，而膨胀是需要能量的，但布莫让星云周围并且有能量源。所以布莫让星云膨胀只能消耗自身的能量，导致其内能越来越低，温度也随之下降，让布莫让星云成为一个十分接近“绝对零度”的地方， 但是它只会无限接近于“绝对零度”永远无法到达。

无论人类是追求“绝对高温”还是“绝对零度”，都是想掌握宇宙规律，为人类谋福祉。 说不定在未来的某一天，人类真的能长期控制核聚变，用着永远不会枯竭的能源。而且人类技术可以制造出“绝对零度”，甚至使科幻电影成为现实，这并非无稽之谈，上世纪很多科幻片中的东西现在人类都已经发明出来了。

所以 科技 是无尽的，需要人类一代一代不断地努力，人类文明才能永远持续下去。

❷ 全超导托卡马克核聚变实验装置的基本原理

核能是能源家族的新成员，包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的核子通过裂变而释放的巨大能量。受控核裂变技术的发展已使裂变能的应用实现了商用化，如核(裂变)电站。裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。聚变能是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核并释放出的能量。目前开展的受控核聚变研究正是致力于实现聚变能的和平利用。其实，人类已经实现了氘氚核聚变--氢弹爆炸，但那是不可控制的瞬间能量释放，人类更需要受控核聚变。维系聚变的燃料是氢的同位素氘和氚，氘在地球的海水中有极其丰富的蕴藏量。经测算，l升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。特别的，聚变产生的废料为氦气，是清洁和安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是世界各国尤其是发达国家不遗余力竞相研究、开发聚变能的根本原因。
受控热核聚变能的研究主要有两种--惯性约束核聚变和磁约束核聚变。前者利用超高强度的激光在极短的时间内辐照氘氚靶来实现聚变，后者则利用强磁场可很好地约束带电粒子的特性，将氘氚气体约束在一个特殊的磁容器中并加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。
托卡马克(Tokamak)是前苏联科学家于20世纪50年代发明的环形磁约束受控核聚变实验装置。经过近半个世纪的努力，在托卡马克上产生聚变能的科学可行性已被证实，但相关结果都是以短脉冲形式产生的，与实际反应堆的连续运行有较大距离。超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上，是受控热核聚变能研究的一个重大突破。超导托卡马克使磁约束位形能连续稳态运行，是公认的探索和解决未来聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前建造超导装置开展聚变研究已成为国际热潮。
托克马克从本质上说是一种脉冲装置，因为等离子体电流是通过感应方式驱动的。但是，存在所谓的“先进托克马克”运行的可能性，即它们可以利用非感应外部驱动和发生在等离子体内的自然的压强驱动电流相结合而实现运行。它们需要仔细地调节压强和约束使之最佳化。在理论和实验上正在研究这种先进托克马克，因为连续运行对聚变功率的产生是最有希望的，其相对小的尺寸导致比类ITER设计更经济的电站。先进超导托克马克实验装置是指装置的环向磁场和极向磁场线圈都是超导材料绕制而成的，它可以大大节省供电功率，长时间维持磁体工作，并且可以得到较高的磁场。
等离子体物理研究所主要从事高温等离子体物理、受控热核聚变技术的研究以及相关高技术的开发研究工作，担负着国家核聚变大科学工程的建设和研究任务,先后建成HT-6B、HT-6M等托卡马克实验装置。1994年底，等离子体所成功地建成我国第一台大型超导托卡马克装置HT-7，使我国进入超导托卡马克研究阶段，研究成果引起了国际聚变界的广泛关注。“九五”国家重大科学工程--大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置EAST计划的实施，标志着我国进入国际大型聚变装置(近堆芯参数条件)的实验研究阶段，表明中国核聚变研究在国际上已占有重要地位。

❸ 2006年初，中科院研究所建成了世界上第一个核聚变实验装置，由于其模拟太阳产生能量的方式而被形容为“人

科学家研究表明：在超高压、超高温条件下，两个氢原子核发生聚变，同时释放巨大的能量，由此制成了“人造太阳”．
故答案为：高温．

❹ 全超导托卡马克核聚变实验装置的研究成果

HT-7装置1995年投入运行，经过多方面的改进和完善，装置运行的整体性能和水平有了很大的提高。13年来，物理实验不断取得重大进展和突破，获得了一系列国际先进或独具特色的成果。
在中心等离子体密度大于2.2×1019/m3条件下，最高电子温度超过5 000万度；获得可重复大于60秒(最长达到63.95秒)、中心电子温度接近500万度、中心密度大于0.8×1019/m3的非感应全波驱动的高温等离子体；成功地实现了306秒的稳态等离子体放电，等离子体电流60kA，中心电子密度0.8×1019/m3，中心电子温度约1 000万度；2008年春季，HT-7超导托卡马克物理实验再次创下新纪录：连续重复实现了长达400秒的等离子体放电，电子温度1 200万度，中心密度0.5×1019/m3。这是目前国际同类装置中时间最长的高温等离子体放电。
同时，还在HT-7上开展了石墨限制器条件下的运行模式、等离子体物理特性和波加热、波驱动高参数等离子体物理特性以及高参数、长脉冲运行模式等世界核聚变前沿课题的研究，出色完成了国家“863”计划和中科院重大课题研究任务。HT-7实验的成功使中国磁约束聚变研究进入世界先进行列，也使HT-7成为世界上(EAST建成之前的)第二个全面开放的、可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的公共实验平台。
EAST在2007年1-2月的第二轮等离子体放电实验中，获得了稳定、可控具有大拉长比的偏滤器位形等离子体放电，最大等离子体电流达0.5MA，在0.2MA等离子体电流下最长放电达9秒，并成功完成了磁体、低温、总控和保护、等离子体控制等多项重要工程测试和物理实验。
2016年2月，中国EAST物理实验获重大突破，成功实现电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电。这也是截至2016年2月国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。标志着中国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。 发展目标：通过15年(2006-2020)的努力，使EAST成为我国磁约束聚变能研究发展战略体系中最重要的知识源头，使我国核聚变能开发技术水平进入世界先进行列。同时，积极参与国际合作，消化、吸收、掌握聚变堆关键科学与技术，锻炼队伍，培养人才，储备技术，使得我国有能力独立设计和建设(或参与国际合作)聚变能示范堆。
HT-7装置是国际上正在运行的(EAST投入正式运行之前)第二大超导托卡马克装置，配合EAST的科学目标开展高温等离子体的稳态运行技术和相关物理问题的研究，其稳态高参数等离子体物理实验结果和工程技术发展对EAST最终科学目标的实现和国际聚变研究都具有重要的直接意义。
EAST的科学研究分三个阶段实施：
第一阶段(3-5年)：长脉冲实验平台的建设；第二阶段(约5年)：实现其科学目标，为ITER先进运行模式奠定基础；第三阶段(约5年)：长脉冲近堆芯下的实验研究。
EAST将对国内外聚变同行全面开放，结合国内外聚变的科学、技术和人才优势，开展磁约束聚变的科学和技术研究，培养国内磁约束聚变人才，为中国聚变能的发展奠定基础。

❺ 国际热核聚变实验装置将建造于那个国家

是法国
索词条
国际热核聚变实验堆计划

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“国际热核聚变实验版堆（ITER）计划”是目前权全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，建造约需10年，耗资50亿美元（1998年值）。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。2003年1月，国务院批准我国参加ITER计划谈判，2006年5月，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。

❻ 受控核聚变实验装置是什么装置

如同某些重原子能发生裂变，同时释放出巨大的能量一样，某些轻核也能聚变成较重的核，并释放出比裂变时大几倍甚至几十倍的能量。因此，轻核聚变将是人类获得核能的另一条更有远大前景的途径。人们开展了很多这方面的研究，力求在人为可控的条件下将轻原子核（主要为氘、氚等）聚合成较重的原子核，同时释放出巨大能量——这就是所谓的受控核聚变。由于氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，且反应产物是无放射性污染的氦，因此它具有释放能量密度高、燃料丰富、成本低廉、与环境兼容性强、安全性好等优点。

然而由于聚变反应能够自持进行的条件十分苛刻，要首先使燃料处于等离子体状态，并使等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度并持续足够长的热能约束时间，原子核才可以克服斥力聚合在一起，所以受控核聚变的实现极其艰难。目前这方面的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束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；磁约束是利用强磁场可以很好的约束带电粒子的特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应堆。20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大进展，利用一种环行磁约束装置——托卡马克研究领先于其他途径。

中国一直很重视这方面的研究。中国核工业西南物理学院于1986年自行研制成功托卡马克研究装置——“中国环流器一号”。1994年他们又研制成“中国环流器新一号装置”，更在2002年12月研制成功“中国环流器二号A装置”。位于中国安徽省合肥市的中国科学院等离子体物理研究所承担的HT一7超导托卡马克实验在2002年至2003年冬季取得了重大进展，该装置是将超导技术成功应用于产生托卡马克磁场的线圈上，使得磁约束的连续稳态运行成为现实。这是受控核聚变研究的一次重大突破。中科院等离子体所的HT-7托卡马克实验装置成功的实现了在低杂波驱动下电子温度超过500万度、中心密度大于1．0×1019／m3、长达20秒可重复的高温等离子体放电；实现了电子温度超过1000万度、中心密度大于1．2×1．0 x 1019／m3、超导10秒的等离子体放电。在离子伯恩斯波和低杂波协同作用下，实现放电脉冲长度大于100倍能量约束时间、电子温度2000万度的高约束稳态运行；最高电子温度超过3000万度。

等离子所取得的重大进展表明，HT-7超导托卡马克装置已经成为世界上第二个放电长度达到1000倍热能约束时间。温度为1000万度以上，能对稳态先进运行模式展开深入的物理和相关工程技术研究的超导装置，在稳态高约束运行长度上已达到世界领先水平。

❼ 什么是国际热核聚变实验堆计划意义是什么

核聚变炉实验用包模块是指核聚变实验中围绕核反应堆外部的保护膜。该膜具有持续冷却核聚变路和防止放射性泄漏的作用。我国主要使用氦冷固体材料作为包层模块。目前世界上最大的核聚变路实验是ITER，即国际热核聚变实验路项目。国际热核聚变实验堆(ITER)项目是目前世界上规模最大、影响力最大的国际科研合作项目之一，建设约10年、50亿美元(1998年价值)。Tor装置是可以引起大规模核聚变反应的超导扭矩标记，通常被称为“人工太阳”。

要开始融合反应，首先需要足够的能量来克服燃料这种带正电荷的原子核之间的库伦斥力。这个过程也称为“点火”。如果反应要继续进行，融合反应的速度必须足够高，才能保持温度高于点火温度。这里的反应率与核反应截面，即入射粒子和靶核之间发生反应的概率成正比。与氘融合相比，在无中子反应中用作燃料的原子核通常原子序数更高。也就是说，由于携带的电荷更多，它们之间的库隆斥力也更强，两个原子核很难接近，相应的点火温度更高。下面列举了几种没有中子的聚变反应的点火温度，可以看出，点火温度比氘聚变高好几倍，反应截面小得多。

❽ 人类真的能造出太阳吗，制造人造太阳有何目的呢

说到“人造太阳”，我们都知道是可控核聚变技术装置，但是不清楚的朋友可能仍然会认为是人类造出了一个“小太阳”，实际上它是利用的可控核聚变技术制造出来的一团高温等离子体，通常并非球形，而是呈环状，其目的是为了发电用。

所以“东方超环”这样的托卡马克装置所创造的温度其实比太阳的温度还要高，因此也难怪会被称为“人造太阳”了。