中国大科学装置出版工程（第二辑）：人造太阳——EAST全超导托卡马克核聚变实验装置 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

　　2006年9月，中国科学院等离子体物理研究所完全自主研发，建成全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置EAST。EAST 的建成不仅获得了国家科学技术进步一等奖，而且它成为目前世界上能够提供长脉冲、近堆芯等离子体实验平台的两个装置之一。EAST的建成并投入运行，开创了托卡马克研究的全超导时代。它建立在托卡马克磁约束核聚变研究几十年的研究基础之上，同时它又孕育着磁约束核聚变研究的新希望，意味着人类距离和平利用聚变能的目标又近了一步。核聚变能究竟具有什么特性，使得一代又一代的科学家几十年如一日为之呕心沥血？它的和平利用，将昭示着一个怎样的时代，又有何挑战和困难？EAST 在托卡马克磁约束核聚变研究中处于怎样的地位？本书将用通俗易懂的语言为你一一揭晓。

内容简介

　　能源是人类社会发展的动力源泉。目前我们所使用的能源大都是化石能源，如石油、煤、天然气等。化石能源终有用尽的一天。本书围绕EAST全超导托卡马克核聚变实验装置，介绍了科学家对可控核聚变的研究过程及其原理，力图用通俗易懂的语言，解读如何通过核聚变，为人类未来的生活带来安全、环保、清洁和取之不竭的能源。

作者简介

　　万宝年，研究员，德国维尔茨堡大学博士，中国科学院等离子体物理研究所所长。长期从事等离子体物理诊断和实验研究，在HT-7超导托卡马克物理实验中获系列重大成果。主要科研工作及研究方向：主要从事托卡马克等离子体诊断和物理实验。

精彩书评

　　太阳，发光散热，滋养万物，其能量来源于核聚变反应。模仿太阳原理，在地球上实现氘-氚核聚变反应，利用其产生的巨大能量，是人类探索新能源的一条科学之路，也即被称为“人造太阳”的梦想。本书浅显易懂地介绍了国内外核聚变概况，有助于大家加深对核聚变科学知识的了解。——万元熙│物理学家，中国工程院院士

　　为了实现“人造太阳”的梦想，国际聚变界不断努力。我国的EAST是个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置，对未来国际热核聚变实验堆的建设和运行具有重要参考意义。——李建刚│物理学家，中国工程院院士

　　核聚变能是人类未来的理想新能源，“人造太阳”照亮未来能源之路。通过本书，我们可以了解到人类在核聚变研究方面已经取得了重大突破和系列进展，可以预见，“人造太阳”冉冉升起之时，将迎来全球清洁能源时代。——刘万东│物理学家，研究员

目录

第一章能量王国争霸记……………………………………………………………………………………………………………1
1普天之下皆能量3
2万物生长靠太阳6
3化石能源“三剑客”12
4江山代有才人出17
5看未来谁领风骚22
第二章核能现世天下知………………………………………………………………………………………………………25
1小原子有大世界27
2小身材有大能量31
3核能宝盒被打开34
4原子弹一鸣惊人38
5核电站造福一方41
第三章“人造太阳”的传说………………………………………………………………………………………47
1核电安全引担忧49
2核武之王看氢弹52
3未来能源靠聚变54
4聚变难于上青天56
第四章“人造太阳”怎么造………………………………………………………………………………………61
1微观世界见真谛63
2太阳之火如何点66
3条条大路通罗马69
4巧用物质第四态72
5磁场捏扁再揉圆77
6甜甜圈有大作用82
第五章托卡马克的前世今生…………………………………………………………………………………………85
1托卡马克发展史87
2一朝成名天下知89
3四大金刚显威风91
4超导引入核聚变97
5中国引领全超导99
6全球合作造ITER102
7聚变发展路线图105
第六章中国的“人造太阳”之路……………………………………………………………………107
1从无到有创业难109
2抓住机遇迎头上113
3后来居上成领跑118
4国际合作促发展122
5筹建中国聚变堆125
6展望中国聚变路128
第七章“人造太阳”有多酷……………………………………………………………………………………131
1火热内心超高温133
2强大心脏强磁场134
3澎湃血液大电流136
4冷酷外表超低温138
5纯净心灵超真空141
第八章“人造太阳”的未来不是梦……………………………………………………………143
1千里之行始足下145
2斗志昂扬向未来147
3胜利号角始吹响150
4人类梦想终实现151
中国托卡马克磁约束核聚变发展大事记……………………………………………………………………154
神奇的地球6
地球形成之初9
洪荒时代13
触摸地球的脉搏15
地图：在地球上寻找道路19
第二章地球上的陆地
地球上的大洲24
荒野28
黑土地的痼疾32
土壤的王国36
土地金字塔40
地球的脉络——山脉44
火山48
冰川52
冰川湾56
极地58
峡谷62
河谷和平原65
登上旺杜峰69
第三章海洋、河流和湖泊
海洋74
潮汐78
地表水与地下海82
伟大的河流86
湖泊和喷泉90
威斯康星州的沼泽93
对伏尔加河的判决97
斯蒂金河101
第四章人文地理
约塞米蒂国家公园106
黄石国家公园110
希腊：地中海东部的明珠114
意大利：地理造就的强国118
俄罗斯：横跨欧亚的国家122
中国：东亚最大的国家126
非洲：充满和谐与矛盾的大陆130
美洲：幸运之神眷顾的土地134

精彩书摘

　　2万物生长靠太阳
　　古往今来，吟诵太阳的诗词歌赋数不胜数。虽然在茫茫宇宙中，太阳只是极其普通的一颗恒星，但对于更渺小的地球来说，太阳就是我们的中心，因为“万物生长靠太阳”，没有太阳我们将不复存在。
　　我们看到的太阳其实只是它表面的光球层，温度约为6000摄氏度，属于太阳比较“凉爽”的部分。它的核心温度则高达1500万摄氏度，太阳的能量基本都来自它的核心。这么高的温度使太阳像一个巨大的火球，每时每刻都向外散发出巨大的能量。
　　太阳每秒钟散发出的热量就相当于1亿亿吨煤炭完全燃烧产生的能量，而地球只能接收到这些能量的二十二亿分之一。即使只有这一丁点，太阳每年送给地球的能量就相当于100亿亿度电。好奇的你一定想问，太阳这么多的能量是从哪里来的？要想回答这个问题，还需要从太阳的诞生说起。太阳诞生之前就是一坨又一坨飘在宇宙中的氢，由于万有引力的作用，氢开始互相抱团。引力作用会导致原子加速，原子加速会提高这坨氢的温度（引力势能转化成动能，然后互相摩擦转化成热能）。刚开始抱团的时候，形成球体的体积不大，相对比较和谐。但是随着吸引来的氢越来越多，小球越变越大。外围的氢都想要冲到中心去，中心的氢堵在里面又出不来。于是中心的温度就不断升高，密度变得越来越大。
　　当中心温度超过1000万摄氏度时，处在中心的氢被挤到原子核都粘在一起了。这一粘可不得了，两个氢原子核（氘核和氚核）发生聚变反应生成了氦原子核和中子。关键是氦原子核和中子要比两个氢原子核加起来更轻一些，这就意味着氢原子核在反应中丢了一点质量。丢失的这点质量去了哪里呢？
　　我们知道，能量和质量是可以相互转化的。所以丢失的质量就转化成能量释放了出来。这个转化是非常了不起的，因为质量和能量的转化系数是光速的平方（E＝mc2，能量＝质量×光速2）。于是一丁点的质量就能产生巨大的能量。
　　这些能量产生一个向外的力，和想往里面挤的氢原子产生的向内的力达到了一种平衡。外部的物质便不能再继续挤进去，中心的温度和密度趋于稳定。于是太阳诞生了！
　　太阳从诞生到现在约有50亿年，未来还可以正常发光约50亿年。太阳每时每刻都在向地球输送着光和热。地球上的植物吸收太阳光后能进行光合作用，将水和二氧化碳合成有机物，同时向空气中释放氧气，为人与动物提供了充足的食物和氧气。
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