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当我们仰望天空，那耀眼的光辉、无尽的热量和生命之源，都源自于那个闪耀着光辉的巨大球体——太阳。太阳，这个恒星中的明星，以其神秘而又迷人的特性，一直以来都激发着人类的好奇心和探索欲望。
太阳是我们的宇宙邻居，它位于我们的太阳系的中心，照亮着我们的世界，让生命在地球上繁衍生息。它的直径约为109倍地球的直径，质量则相当于地球质量的33万倍。太阳那耀眼的光芒照亮了无数的星空，它的能量为地球提供了温暖、光明和能量。然而，太阳的真实面貌远不止这些，它隐藏着更多的奥秘和未解之谜。
太阳的表面温度约为5500摄氏度，这个温度能瞬间融化人体，甚至能烧穿地壳。这几年频频有消息称我国正在研制“人造太阳”，并且每隔不久就会取得重大突破吧，比如今年4月12日，我国“人造太阳”——全超导托卡马克EAST装置刷新了世界纪录，成功实现了403秒高约束模等离子体运行。这让不明真相的吃瓜群众非常担心：人造太阳会不会把地球给烧穿了？
人造太阳其实是一种能够产生大规模核聚变反应的超导托卡马克装置，这个装置跟太阳扯上关系还在于核聚变反应。
太阳是一个巨大的恒星，它通过核聚变反应将氢原子核聚合成氦原子核，释放出巨大的能量和光辉。人造太阳的概念是基于热核聚变技术，通过在地球上建造特殊的装置来模拟太阳核心的条件，使氢同位素发生聚变反应。这种聚变反应所释放的能量是目前已知的最高单位体积内的包含的能量的能源之一，远超过化石燃料和核裂变能，而最关键的是这种能量是清洁能源。
众所周知，等核武器和现在的核电站，都是采用核裂变的方法。所谓核裂变是指重核（如铀、钚等）被撞击或吸收中子后，原子核发生裂变，分成两个或多个较轻的原子，同时释放出大量的能量。核裂变反应所释放的能量来自于原子分离时的质量差异，而且还伴随着放射性废物的产生，有必要进行严格的辐射防护和废物回收处理。最为典型的就是福岛核废料泄露事件，大量的核废料难以处理，小日子过得还不错的日本人发挥“躬匠”精神，在道歉后就直接往海里排放，受到了国际社会的谴责。
相比之下，核聚变就不存在这样的一个问题，因为核聚变是轻核（如氢同位素氘、氚等）在高温和高压条件下发生聚合形成较重的核，同时释放出巨大的能量。它不会产生放射性废物，也不会产生温室气体和大量的有害化学气体排放。人类已经实现了核聚变反应，典型的例子就是氢弹。氢弹的工作原理是将核裂变弹头（通常使用的是核裂变反应的）作为引发器，通过核裂变反应释放出的能量和中子来激发和加热聚变燃料，使聚变燃料发生聚变反应。因此氢弹的威力通常比更大。
那么问题来了，的核裂变都能用来发电，那么氢弹的核聚变能不能也用来造福人类呢？遗憾的是氢弹是不可控的核聚变，它唯一功能就是破坏，巨大的能量会瞬间摧毁一切。人类要想利用这种能量，必须掌握一种全新的可控核聚变装置，人造太阳计划应运而生。
人造太阳最大的问题其实是没有办法解决高温。核聚变产生的高温能瞬间融化周围的设备材料，为此就必须将高温给隔离开，最好的办法是磁场，也就是制作磁约束聚变装置，这就是托卡马克装置。
托卡马克装置通过在装置内部产生强大的磁场，将等离子体困在磁场线束中，并防止其接触到装置壁和其他部件。这样做才能够减少能量损失和等离子体与固体材料之间的相互作用。通过精确调节磁场的形状和强度，能抑制等离子体中的不稳定性，减少湍流和能量损失，以此来实现更长时间的核聚变反应。
但这也又引发了新的问题，当核聚变产生更高温度时，磁场的强度也必须得到相应的加强。然而金属由于电阻的存在，其实没办法承受太大的电流，否则就会温度太高而融化，这也是美国等国家的托卡马克装置只能坚持十几秒的原因。
我国的“人造太阳”突破400秒，根本原因在于使用了超导材料制作了强大的磁场。
在某些游戏中，冰元素触碰到雷元素，就会发生超导元素反应，其实这个说法与现实的情况非常相似。
在现实世界中，超导现象是指某些物质在低温下表现出的零电阻和完全磁场排斥的特性。当某些材料被冷却到它们的临界温度以下时，电流可以在其中自由流动而没有一点电阻，这被称为零电阻。此外，超导材料还表现出完全磁场排斥效应，即在超导状态下，磁场线会被完全排斥出材料。
超导现象的基础是由电子之间的库伦排斥和与晶格中的正离子相互作用导致的。当材料被冷却到临界温度以下时，电子之间的相互作用会导致它们形成“库伦配对”，这是由两个电子通过共享晶格振动（声子）来相互吸引而形成的稳定态。这种库伦配对通过声子的交换传递电流而不受散射和电阻的影响，以此来实现了零电阻。
在科学研究中，超导材料大范围的使用在制造高性能的磁体，如MRI扫描仪、粒子加速器和磁共振实验装置，当然它也能用于托卡马克装置。在托卡马克装置中，超导磁体可以在较小的体积内产生强大的磁场，这对于约束等离子体和维持等离子体稳定性很重要。高磁场强度能大大的提升等离子体的热核聚变反应速率，并使聚变反应更稳定。它的零电阻特性意味着可以在低能耗下维持强大的磁场，这为托卡马克装置的长时间运行提供了可能。
但这实际上也是比较危险的行为，超导磁场本体是零下200多摄氏度的低温，而核聚变是上亿度的高温，这两者一旦意外碰撞接触会发生难以预料的激烈反应。为此两者之间不仅有强大的磁场，还有5层真空环境隔离。为了约束等离子体，超导材料的“大磁铁”产生的磁力也相当惊人，能达到惊人的13特斯拉的强度。须知太阳黑子的磁场强度也就10特斯拉，13特斯拉的磁力足以航母这样的大家伙吸离地面。
超导磁体的零电阻特性和高磁场强度为核聚变研究提供了重要的工具。通过超导材料的应用，磁体能够在较小体积内产生强大的磁场，提高等离子体的热核聚变反应速率，并实现长时间的连续运行。此外，超导技术还能节省能源，提高装置的效率。
然而，超导托卡马克装置也面临一些挑战。超导材料的冷却需求、稳定性和成本等问题是需要深入研究和解决。尽管如此，通过国际合作和不断的技术进步，我们始终相信这些挑战最终将被克服。
事实上由我国、欧盟、日本、印度、韩国、俄罗斯和美国七方共同发起的国际热核聚变实验堆（ITER）计划已经在法国真正开始启动。预计将在未来40年内掌握可控核聚变技术，我国作为七方发起成员之一，承担了ITER装置10%的采购包，目前已经成功交付了首件大件产品。核聚变能有望在本世纪取代煤炭、石油等化石能源，解决人类目前面临的能源问题。
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