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李永乐老师, 什么能源可以取之不尽?中国的人造太阳EAST装置啥原理?李永乐老师讲托卡马克

什么 能源 可以 取之不尽 ?中国 的 人造 太阳 EAST装置 啥 原理 ?李永乐 老师 讲 托卡马克

各位 同学 大家 好 我 是 李永乐 老师

我们 在 上 一回 讲 了 太阳 的 核聚变 原理

那有 小朋友 就 问 我

那 我们 中国 的 人造 太阳 到底 是 怎么回事 呢

它 有 什么 作用 呢

今天 我们 就 来 研究 一下 这个 问题

为了 研究 人造 太阳

我们 还是 首先 从 我们 现在 所用 的 能源 说起

我们 经常 听到 能源危机 四个 字

但是 大家 可能 不 清楚 能源危机 到底 有 多 严重

我们 现在 所 使用 的 能源 大部分 都 是 化石 能源

化石 能源 就是 煤 或者 石油 以及 天然气 等等 这些 能源

这些 能源 面临 着 很大 的 问题

首先 就是 它们 是 非常 有限 的

大家 知道 吗 煤 看起来 很多

但是 根据 人们 目前 的 估算 量 大概 还 能 再 使用 200 年

200 年 之后 就 没有 煤 了

石油 就 更惨 了 只能 使用 几十年

几十年 之后 我们 汽车 就 没有 油 了

那 时候 我们 该 怎么办

同时 它 还 面临 很大 的 污染

比如说 现在 空气 经常 会 污染 北京 会 有 雾 霾

那雾 霾 很大 程度 上 就是 因为 烧煤 引起 的

那 于是 怎么办 人们 又 想到 了 我们 可以 使用 清洁 能源

人们 又 发明 了 清洁 能源

什么 是 清洁 能源 呢

比如说 典型 的 风能 风能 是 比较 清洁 的

再 比如说 就是 太阳能 太阳能 也 是 比较 清洁 的

再 比如说 潮汐 我们 利用 海水 的 潮汐 作用 来 进行 发电

这些 也 比较 清洁 但是 它 也 面临 自己 的 问题

第一个 问题 就是 它 的 造价 比较 高 造价 会 很 高

现在 我们 使用 风电 的话 造价 是 比 这个 煤电 要 高得 多 的

因为 它 需要 造 一个 很 庞大 的 发电 装置

太阳能 也 是 这样 你 需要 造 非常 大 的 太阳能 板才 可以

第二个 就是 它 的 能力 有限 发电量 是 比较 有限 的

我们 如果 全部 的 使用 太阳能 来 代替 这个 煤 和 石油

其实 还是 不太 现实 因为 现在 太阳能 转化率 还是 比较 低 的

那 怎么办 人们 又 发现 了 一种 新 的 能源 就是 核裂变

也 就是 核电站 原子弹 的 那个 原理 核裂变

这个 能源 它 的 效率 非常 非常 高

但是 核裂变 也 有 它 的 问题 首先 它 也 是 一个 有限 的 能源

就是 地球 上 的 U235 你 开采 一段时间 之后 也 会 开采 完

大概 还 能 再 开采 个 几十年 有限 的

第二个 就是 它 面临 泄露 的 问题

咱们 都 知道 切尔诺贝利核电站 的 事故

或者 日本 地震 的 时候 那个 福岛 核电站 事故

那么 这 一旦 泄露 了 对 人们 就是 致命 的 对 吧

所以 人们 非常 害怕

另外 还有 一件 事 就是 它 的 废料 处理

因为 核裂变 的 废料 它 是 有 放射性 的

它 可以 放射 好几百年 好 几千年

那么 这个 废料 就 需要 用 一些 材料 把 它 包 起来

埋到 地底下 或者 扔 到 海里 边去

但是 你 这个 包装 壳 如果 要是 坏掉 的话

它 这个 泄漏 物质 还是 会 再 出来 对 吧

继续 有 放射性 所以 也 比较 危险

因此 核裂变 也 有 它 的 问题 那 怎么办

人们 继续 去 研究 发现 还有 一种 比 核裂变 更好 的 装置

就是 核聚变

我们 知道 太阳 其实 就是 靠 核聚变 发光 的

太阳 会 把 氢 以及 它 的 同位素 氘 和 氚 把 它 聚 变成 物质 氦

在 这个 过程 中 它 就 可以 放出 巨大 的 能量

这个 能量 是 非常 大 的

那么 它 相比 于 核裂变 有 什么 好处 这么 几个 好处

第一个 就是 核聚变 的 效率 更高

那 核裂变 已经 效率 非常 高 了

比如说 核裂变 的 时候

如果 我们 采用 1g 的 U235 去 进行 裂变 的话

它 大概 相当于 多少 吨 汽油 大概 相当于 1.8 吨 的 汽油

这么 大 能量 能量 非常 高 了 吧

但是 如果 你 要是 采用 聚变 的 方法 它 这个 效率 就 更 高

如果 你 要是 用 1g 的 氢 以及 氢 的 同位素 进行 聚变 的话

它 完全 聚变 之后 可以 释放出 的 能量 相当于 8 吨 的 汽油

你 看 这个 效率 还 比 裂变 要 高 了 很多 倍 对 吧

这是 第一个 它 的 好处

那么 它 的 第二个 好处 就是 它 的 原料 是 非常丰富 的

这个 氢 以及 它 氢同位素 在 什么 地方 呢

我们 知道 水 就是 两个 氢原子 和 一个 氧原子 构成 的

那么 水 里面 的 氢原子 就 会 有 它 的 同位素 氘 和 氚

我们 从大 海里 就 可以 提取 出 很多很多 的 聚变 的 材料

这个 大海 如果 我们 找 1L 的 海水

大概 可以 提取 出 33mg 的 聚变 原料

1g 的 聚变 材料 可以 变成 8 吨 油

那 33mg 的 聚变 材料 我们 可以 算一算

大概 相当于 是 300L 油

大家 仔细 看 这个 数据

1L 的 海水 可以 提炼出 300L 油 的 能量

这 是不是 真正 意义 上 的 水 变油 了

所以 说 这个 原料 是 非常丰富 的

假如 我们 把 整个 大 海里

所有 的 这个 氢 的 同位素 都 拿 过来 聚变 的话

我们 会 发现 这个 能量 大概 相当于 世界 石油 储量 的 1000 亿倍

可以 供 人类 使用 几百亿 年

那 就 可以 使用 一直 到 太阳 爆炸 了

我们 都 还是 可以 继续 用 这个 材料 的

所以 这个 能量 基本上 是 取之不尽 用之不竭 的

还有 一个 好处 就是 它 安全 清洁

首先 说 安全性

说 这个 聚变 材料 不会 泄露 吗 不会 泄露 的 也 没事

因为 它 的 反应 条件 是 比较 苛刻 的

它 的 条件 必须 是 高温高压 高密度 这样 的 一个 条件 才 可以

假如 你 这个 材料 泄露 了

泄露 了 之后 它 就 不 满足 高温高压 高密 这个 条件 了

这样的话 反应 就 自动 停止 了

所以 你 不用 担心 它 泄漏 了 之后 会 继续 反应

对 吧 这是 不用 担心 的

第二件 事 就是 它 放射性 弱

它 的 这个 用 的 材料 有 一些 也 是 有 放射性 的

比如说 氢同位素 氘 和 氚 也 都 有 放射性

但是 它 的 放射性 半衰期 是 12 年

也就是说 经过 12 年 的 减半

经过 几十年 之后 基本上 就 没有 放射性 了

这不像 U235 的 那种 材料

它 一动不动 放射性 几百年几千年

它 可以 放射 很长 很 长时间

但是 这个 氢 的 这种 同位素 它 放射性 比较 弱

同时 生成 的 这个 阿尔法粒子 也 就是 氦 核 它 是 没有 放射性 的

所以 非常 的 安全 也 不会 污染环境

更 不会 产生 雾 霾 那种 二氧化碳

有人 说 那 既然 这么 好 咱们 就 赶紧 造 吧 造 起来 非常 困难

这是 为什么 呢 我们 下面 来讲 一下 托卡马克 装置

首先 我们 先 来说 一下 聚变 的 困难 到底 在 哪

主要 还是 刚才 说 的 这个 条件

它 的 条件 必须 是 什么 首先 要 高温

这个 高温 有 多 高 呢 大概 要 几千万 开尔文 或者 几千万 摄氏度

或者 是 上 亿 摄氏度 这么 高 的 温度

那 这么 高 的 温度 的话

你 用 什么 去造 我们 现在 想到 办法 就 用 原子弹 去造

同时 这么 高 的 温度 你 用 什么 容器 去 装 呢

任何 一个 材料 面对 几千万 度 或者 上 亿度 的 高温 都 会 融化 掉

对 吧 这是 一个 困难

第二个 就是 要 高压 高密 就是 你 密度 要 大 一点

同时 还要 时间 长

你 不能 说 你 反应 两秒钟 完事 了 是 吧

你 得 时间 长 一点 才能 实现 持续 的 放电

所以 人们 现在 已经 搞出 了 核聚变 的 方法 那 就是 氢弹

但是 氢弹 只是 一瞬 之间 的

我们 怎么样 能够 控制 核聚变 的 速率

使得 可以 为 我们 服务 呢 这 就是 人们 要 研究 的 问题

那么 在 1950 年 的 时候

苏联 的 几位 科学家 提出 了 一套 理论

这套 理论 就 叫做 托卡马克 装置

托克马克 其实 是 俄文 几个 词 的 缩写

它 的 含义 叫 环形 真空 磁 线圈

环形 真空 磁 线圈 对 吧

从 那个 时候 开始 世界 各国

都 在 努力 的 去 研究 这个 核聚变 的 装置

然后 在 1989 年 的 时候

我们 知道 那个 时候 苏联 国内形势 不太好

于是 他 急于 卖点 东西 换点 钱

1989 年 的 时候 苏联 就 准备 送给 我们 国家 一个 这个 核聚变 装置

就是 托克马克 它 型号 叫 H7

当时 我们 花 了 400 万 说 是 送还 要钱

花 了 400 万元 人民币 去 买 了 这个 装置

当时 我们 使用 的 是 400 万元 的 产品

什么 羽绒服 什么 瓷器 中国 的 家具 这些 东西

跟 他 换 了 一套 托卡马克 装置

拿 回来 之后 我们 花 了 三年 半 的 时间 把 它 拆 了 又 装

做 了 很多 的 实验 最后 我们 决心 要 自己 开始 搞 一套 这 玩意儿

90 年代 开始 正式 中国 立项

一直 到 现在 我们 的 这个 项目 叫 EAST

这个 项目 也 就是 所谓 的 人造 太阳

那 我们 来讲 一讲 说 这个 人造 太阳 或者 托卡马克 装置

它 是 怎么 实现 对 这个 核聚变 进行 控制 的

首先 我们 先 来说 它 怎么 实现 高温 的 条件

首先 我们 知道 原子 是 由 原子核 和 电子 构成 的

正常 状态 是 这个 样子 电子 围绕 原子核 转

但是 在 极 高 的 温度 下 它 就 会 变成 一种 叫做 等离子体 的 状态

正电荷 和 电子 它 就 分开 了 这种 物体 就 叫 等离子体

所以 我们 这个 人造 太阳 装置 也 是 在

中科院 合肥 等离子体 研究所 研制成功 的

那 我们 用 什么 方法 来 进行 加热 方法 就是 用 微波

也就是说 在 这个 实验室 里 有 一个 很大 的 微波炉

有 一个 很 功率 巨大 的 微波炉

这个 微波炉 的 功率 大概 是 10^7 瓦

也 就是 大概 相当于 我们 家用 微波炉 的 20000 倍 那么 大 的 功率

我们 用 这么 大 的 功率 的 微波炉

把 这个 分子 变成 了 一个 等离子体

这是 第一步 它 的 温度 大概 可以 达到 1 亿 开尔文

1 亿 开尔文 也 就是 大概 是 1 亿 摄氏度

第二步 这 1 亿 开尔文 的 东西 我们 拿 什么 去 束缚 呢

就是 用 强磁场

为什么 可以 用 强磁场 进行 束缚

因为 我们 知道 电流 是 可以 产生 磁场 的

比如说 有 一个 环形 的 电流

那么 它 在 空间 当中 就 会 产生 这样 的 一个 磁场

一个 环形 电流 就 会 产生 磁场

我们 电视机 里面 的 磁场 其实 也 是 靠 环形 电流 产生 的

那么 我们 在 这套 托卡马克 装置 里面

它长 的 样子 大概 是 一个 轮胎 的 样子

中心 有个 心 是 吧 外围 有 这么 一个套 这样

然后 这个 等离子体 就 在 这个 环 里面 运动 来 运动 去

那 它 为什么 不会 撞 到 这个 环 然后 把 这个 环 融化 呢

这 就是 靠 磁场

我们 需要 在 这个 位置 加 这种 磁场 加 这个 电流 环

加 这么 一个 又 一个 的 电流 环

那么 每 一个 电流 环都会 产生 磁场 这个 磁场 的 方向 与 电流 垂直

最终 这 一大堆 的 环 就 会 产生 一个 什么 呀

产生 一个 环形 的 磁场

一大堆 的 电流 环 产生 了 一个 环形 的 磁场 对 吧

那 这个 磁场 要 非常 强大

这 就 造成 你 这个 环上 的 电流 要 非常 非常 大

电流 非常 大 那 这个 环就会 发热 最后 会 烧掉

你 为了 防止 它 烧掉 怎么办 我们 需要 使用 超导 材料

所以 我们 现在 使用 的 这个 托卡马克 装置 都 是 超导 托卡马克

这里 边 这个 S 其实 就是 superconductor 就是 超导 的 意思

这个 环 使用 的 超导 材料 电流 非常 大 造成 了 一个 很大 的 磁场

那么 我们 继续 说

磁场 对 这个 等离子体 它 的 束缚 作用 是 怎么 出现 的

我们 来说 一下 这个 束缚 作用

这 就 涉及 到 磁场 对 电荷 的 作用力 叫 洛伦兹 力 了

洛伦兹 力是 洛伦兹 比较 早 研究 的

比如说 这里 有 一个 磁场 是 向 右 的

那么 假如 有 一个 正电荷 正在 向 右 运动

这个 时候 它 不会 受到 力 的 作用 它 就 会 匀速直线 运动

但是 如果 这有 一个 磁场 你 这个 正电荷 是 垂直于 磁场 运动 的

它 就 会 造成 一个 垂直 运动 电荷 方向 也 垂直于 磁场 方向 的 力

这个 力 就 叫 洛伦兹 力

而 在 这个 洛伦兹 力 作用 下 这个 电荷

它 实际上 会绕 一个 圆圈 做 圆周运动

会 在 这个 垂直 平面 内 做 圆周运动

这是 第二种 情况

那么 大家 可以 想象

如果说 你 这个 磁场 是 向 右 的

但是 这个 粒子 的 运动 方向 是 斜 着 的

既 不是 平行 的 也 不是 垂直 的 怎么办

此时 我们 就要 把 这个 速度 分解成 两个

一个 向 右 的 速度 和 一个 向上 的 速度

其中 向 右 的 这个 速度 会 匀速直线 运动

而 向上 的 这个 速度 会 匀速圆周 运动 会 圆周运动

所以 这 两个 一 叠加 你 知道 粒子 会 怎么 运动 嘛

它 一边 往前 匀速直线 一边 做 匀速圆周

造成 的 结果 就是 长得 像 弹簧 一样 的 一个 螺旋 的 往前 运动

同样 道理 我们 这个 装置 里面 是 有 很多 的 等离子体 的

我们 加 了 一个 强大 磁场 之后 这个 磁场 的 作用 下

这个 等离子体 就 会 在 这个 环 里面 一点一点 的 这么 圆周运动

它 不会 碰到 这个 墙壁 对 吧

这 就是 所谓 的 磁 束缚 的 方式

说 起来 原理 并 不是 很 复杂

但 实际上 在 做 实验 的 时候 我们 有 很多 需要 精确 控制 的 东西

这个 托卡马克 装置 提到 现在 已经 有 70 年 的 左右 的 时间

但是 到 目前为止

全世界 还 没有 任何 一家 实验室 能够 把 它 用于 商业化

因为 你 要 想 商业化 你 不能 光是 实现 聚变

你 还要 说 你 必须 出来 的 能量 得 大于 你 使用 这个 电能 消耗 的 能量

同时 你 还 必须 持续 很 长时间 的 放电

那 我们 现在 的 这个 合肥 等离子 研究所

我们 已经 实现 了 在 5000 万摄氏度 或者说 5000 万 开尔文 的 时候

已经 实现 了 100 秒左右 的 放电 时间 100 秒左右

那 我们 下 一个 目标 就是 把 5000 万度 再 提高 提高 到 1 亿 开尔文

而且 把 时间 从 100 秒 再 提高 到 1000 秒

假如 我们 真的 能够 做到 这 一点 的话

那么 我们 可能 离 商业化 就 更 近 了 一点

核聚变 的 商业化 是 非常 有用 的

我们 已经 说 过 了 它 是 一种 取之不尽 用之不竭 的 能源

不仅如此 它 相比 于 传统 燃料 有 很多 好处

比如说 我们 要 进行 太空 航行

那么 这个 宇宙飞船 的 重量 必须 要轻 一点

我们 现在 的 传统 燃料 非常 重 带上去 了 之后 用 一用 就 用 完 了

如果 我们 携带 的 是 核聚变 燃料 的话

那么 我们 可能 在 宇宙 航行 的 几百年 时间 里面 都 用不完

大家 看 没 看过 一部 电影 名字 叫 《 太空 旅客 》

它 那里 边 的 装置 其实 就是 一套 托卡马克 装置

所以 它 的 作用 是 非常明显 的

同时 自主 研究 核聚变 对 我们 国家 来讲 也 是 非常 重要 的

因为 什么 呢 我们 国家 的 人口 是 美国 的 五六倍

但是 我们 国家 人均 使用 的 能源 其实 只有 美国 的 1/13

假如 我们 想 达到 跟 美国 一样 的 生活 标准 的话

那 我们 需要 五六倍 的 美国 那么 多 的 能源

那 你 可以 想象 这个 世界 能源 可能 都 不够 我们 一个 国家 消耗 的 了

对 吧 所以 我们 必须 得 研究 出 一种 更加 高效 清洁 的 能源 来

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什么 能源 可以 取之不尽 ?中国 的 人造 太阳 EAST装置 啥 原理 ?李永乐 老师 讲 托卡马克 What kind of energy is inexhaustible? What is the principle of China's artificial sun EAST device? Mr. Li Yongle on Tokamak

各位 同学 大家 好 我 是 李永乐 老师 Hello, everyone, I am Li Yongle. 학생 여러분 안녕하세요. 저는 리영락(리용러) 선생이다.

我们 在 上 一回 讲 了 太阳 的 核聚变 原理 We talked about the principle of the nuclear fusion of the sun last time. 우리는 앞선 1회에서 태양 핵융합 원리에 대해 강의했다.

那有 小朋友 就 问 我 Then there are children asking me. 그 어떤 꼬마가 내게 이렇게 물었다.

那 我们 中国 的 人造 太阳 到底 是 怎么回事 呢 So what is going on with our artificial sun in China?

它 有 什么 作用 呢 What does it do? 그것은 무슨 작용을 하는가?

今天 我们 就 来 研究 一下 这个 问题 Today we will study this problem. 오늘 우리는 이 문제를 한번 연구해보겠다.

为了 研究 人造 太阳 In order to study the artificial sun 인공 태양을 연구하기 위해서

我们 还是 首先 从 我们 现在 所用 的 能源 说起 We still start with the energy we use now. 우리는 지금 우리가 사용하는 에너지원에 대해서 먼저 시작하는 편이 좋겠다.

我们 经常 听到 能源危机 四个 字 We often hear the four words of the energy crisis 우리는 종종 에너지 위기(能源危机)라는 네 글자를 들어왔다.

但是 大家 可能 不 清楚 能源危机 到底 有 多 严重 But you may not know how serious the energy crisis is. 그러나 여러분은 에너지 위기가 얼마나 심각한지 제대로 알지 못할 수도 있다.

我们 现在 所 使用 的 能源 大部分 都 是 化石 能源 Most of the energy we use today is fossil energy. 오늘날 우리가 사용하는 에너지원의 대부분은 화석 에너지원이다.

化石 能源 就是 煤 或者 石油 以及 天然气 等等 这些 能源 Fossil energy is coal or oil and natural gas. 화석 에너지원은 석탄 또는 석유 및 천연 가스 등등인데, 이러한 에너지원은

这些 能源 面临 着 很大 的 问题 These energy sources face big problems 이러한 에너지원은 큰 문제에 직면해 있다.

首先 就是 它们 是 非常 有限 的 The first is that they are very limited 첫번째 문제는 이것들이 매우 유한하다는 것이다.

大家 知道 吗 煤 看起来 很多 Everyone knows that coal looks a lot 다들 알죠? 석탄이 많아 보이는데

但是 根据 人们 目前 的 估算 量 大概 还 能 再 使用 200 年 But according to people's current estimates, it can still be used for another 200 years. 그러나 사람들이 추산한 양에 따르면, 대략 앞으로 200년 동안 사용할 수 있다.

200 年 之后 就 没有 煤 了 There is no coal after 200 years. 200년 후에는 석탄이 고갈된다는 것이다.

石油 就 更惨 了 只能 使用 几十年 Oil is even worse, it can only be used for decades. 석유는 더 심각하다. 그것은 수십년 동안만 사용할 수 있다.

几十年 之后 我们 汽车 就 没有 油 了 After a few decades, our car has no oil. 수십 년 후, 우리들 차에 넣을 기름이 없다.

那 时候 我们 该 怎么办 What should we do then? 그 때가 되면 우리는 어떻게 해야 하나?

同时 它 还 面临 很大 的 污染 At the same time it also faces great pollution 동시에 그것은 큰 오염에 직면해 있다.

比如说 现在 空气 经常 会 污染 北京 会 有 雾 霾 For example, the air now pollutes Beijing and there will be fog. 예컨대 현재 공기가 늘 오염되어 있고, 북경에는 초미세먼지(스모그)가 발생한다.

那雾 霾 很大 程度 上 就是 因为 烧煤 引起 的 The smog is largely due to coal burning. 이 스모그는 주로 석탄연소 때문이다.

那 于是 怎么办 人们 又 想到 了 我们 可以 使用 清洁 能源 So what do people think of, we can use clean energy 그래서 어떻게 할 것이냐? 사람들은 우리가 청정에너지를 사용할 수 있다고 생각했다.

人们 又 发明 了 清洁 能源 People invented clean energy 사람들은 청정 에너지를 발명했다.

什么 是 清洁 能源 呢 What is clean energy? 청정 에너지원이란 무엇인가?

比如说 典型 的 风能 风能 是 比较 清洁 的 For example, typical wind energy is relatively clean. 예를 들어, 전형적인 풍력에너지. 풍력에너지는 비교적 깨끗하다.

再 比如说 就是 太阳能 太阳能 也 是 比较 清洁 的 For example, solar solar energy is also relatively clean. 또 예를 들어, 태양열. 태양에너지도 상대적으로 깨끗하다.

再 比如说 潮汐 我们 利用 海水 的 潮汐 作用 来 进行 发电 For example, in the tides, we use the tidal action of sea water to generate electricity. 또 예를 들어 조석(潮汐). 우리는 해수의 조석작용을 이용하여 발전(发电)을 한다.

这些 也 比较 清洁 但是 它 也 面临 自己 的 问题 These are also cleaner but they also face their own problems 이들도 비교적 청정하지만 또한 그들 자신의 문제에 직면한다.

第一个 问题 就是 它 的 造价 比较 高 造价 会 很 高 The first problem is that its cost is high and the cost will be high. 첫 번째 문제는 건설비용이 보다 높다는 것이다. 건설비용이 훨씬 많이 든다.

现在 我们 使用 风电 的话 造价 是 比 这个 煤电 要 高得 多 的 Now when we use wind power, the cost is much higher than this coal power. 현재 우리가 풍력발전을 사용한다면 건설비용은 석탄발전과 비교해서 훨씬 높다.

因为 它 需要 造 一个 很 庞大 的 发电 装置 Because it needs to build a huge power plant 왜냐면 매우 거대한 발전설비를 건설해야 하기 때문이다.

太阳能 也 是 这样 你 需要 造 非常 大 的 太阳能 板才 可以 Solar energy is also the way you need to make very large solar panels. 태양에너지도 이렇다. 매우 큰 태양전지판을 만들어야 가능하다.

第二个 就是 它 的 能力 有限 发电量 是 比较 有限 的 The second is that its limited capacity is relatively limited. 두 번째 문제는 그 능력이 유한하여 발전량이 상대적으로 제한되어 있다는 점이다.

我们 如果 全部 的 使用 太阳能 来 代替 这个 煤 和 石油 If we use solar energy instead of this coal and oil 우리가 석탄과 석유 대신에 태양 에너지만을 전부 사용한다면

其实 还是 不太 现实 因为 现在 太阳能 转化率 还是 比较 低 的 In fact, it is still not realistic because the solar conversion rate is still relatively low. 태양에너지의 변환효율(转化率)이 여전히 상대적으로 낮기 때문에, 사실 여전히 현실적이지 않다.

那 怎么办 人们 又 发现 了 一种 新 的 能源 就是 核裂变 Then how do people discover that a new kind of energy is nuclear fission? 그렇다면 어떡하나? 사람들은 새로운 종류의 에너지가 핵분열이라는 것을 발견했다.

也 就是 核电站 原子弹 的 那个 原理 核裂变 That is the nuclear fission of the nuclear power plant atomic bomb. 그건 핵발전소(核电站)인데, 원자탄의 바로 그 원리가 핵분열(核裂变)이다.

这个 能源 它 的 效率 非常 非常 高 This energy is very very efficient 이 에너지원의 효율은 매우 매우 높다.

但是 核裂变 也 有 它 的 问题 首先 它 也 是 一个 有限 的 能源 But nuclear fission also has its problems. First, it is also a limited source of energy. 그러나 핵분열에도 문제가있다. 첫째, 에너지원이 제한되어 있다.

就是 地球 上 的 U235 你 开采 一段时间 之后 也 会 开采 完 It's the U235 on the earth. 그것은 지구상의 U235이다. 일정 시간 채굴하고 나면 채굴이 완료된다.

大概 还 能 再 开采 个 几十年 有限 的 Probably can be mined for a few decades. 대략 몇십년 동안 채굴할 수 있다. 유한하다.

第二个 就是 它 面临 泄露 的 问题 The second is that it faces leaks. 두번째는 누설의 문제에 직면한다는 것이다.

咱们 都 知道 切尔诺贝利核电站 的 事故 We all know the accident at the Chernobyl nuclear power plant. 우리 모두 체르노빌 원전 사고를 알고 있다.

或者 日本 地震 的 时候 那个 福岛 核电站 事故 Or the Fukushima nuclear power plant accident at the time of the earthquake in Japan. 또는 일본 지진 때 발생한 후쿠시마 원전 사고

那么 这 一旦 泄露 了 对 人们 就是 致命 的 对 吧 Then, once this leaks, it's fatal to people. 그렇게 사람들에게 한 번 누출되면 치명적이다. 그렇다.

所以 人们 非常 害怕 So people are very scared 그래서 사람들은 매우 무서워한다.

另外 还有 一件 事 就是 它 的 废料 处理 Another thing is that it's waste disposal. 별개로 또 하나의 일은 폐기물 처리이다.

因为 核裂变 的 废料 它 是 有 放射性 的 Because of nuclear fission waste it is radioactive 핵분열의 폐기물이기 때문에 그것은 방사성 물질이다.

它 可以 放射 好几百年 好 几千年 It can radiate for hundreds of years and thousands of years. 그것은 수백 년, 수천 년 동안 방출될 수 있다.

那么 这个 废料 就 需要 用 一些 材料 把 它 包 起来 Then the scrap needs to be wrapped with some materials. 그래서 이 폐기물은 (특수)재료를 써서 그것을 감싸야 한다.

埋到 地底下 或者 扔 到 海里 边去 Buried under the ground or thrown into the sea 땅속에 묻거나 또는 바닷속에 던져버린다.

但是 你 这个 包装 壳 如果 要是 坏掉 的话 But if your packaging shell is broken, 그러나 그 포장 껍질이 만약에라도 깨진 경우,

它 这个 泄漏 物质 还是 会 再 出来 对 吧 Its leaking substance will still come out again. 그 누설물질은 여전히 ​​다시 나올 것이다.

继续 有 放射性 所以 也 比较 危险 It is radioactive, so it is dangerous 계속 방사성이 있으며 그래서 더 위험하다.

因此 核裂变 也 有 它 的 问题 那 怎么办 So nuclear fission also has its problems, what should I do? 핵분열에도 그러한 문제가 있는데, 어떻게 해야 하나?

人们 继续 去 研究 发现 还有 一种 比 核裂变 更好 的 装置 People continue to study and find that there is another device that changes better than nuclear fission. 사람들은 계속 연구를 해서 핵분열보다 나은 다른 장치가 있다는 것을 알게 된다.

就是 核聚变 Nuclear fusion 바로 핵융합(核聚变)

我们 知道 太阳 其实 就是 靠 核聚变 发光 的 We know that the sun is actually glowing by nuclear fusion. 우리는 태양이 사실 핵융합에 의해 빛을 낸다는 것을 알고 있다.

太阳 会 把 氢 以及 它 的 同位素 氘 和 氚 把 它 聚 变成 物质 氦 The sun will combine hydrogen and its isotopes 氘 and 氚 to form it into matter. 태양은 수소(氢) 및 그 동위원소인 듀테륨(중수소, 氘)와 트리튬(삼중수소, 氚)를 가지고 융합하여 헬륨(氦)이라는 물질을 만든다.

在 这个 过程 中 它 就 可以 放出 巨大 的 能量 In the process, it can release huge energy 이 과정에서 엄청난 에너지를 방출할 수 있다.

这个 能量 是 非常 大 的 This energy is very large 이 에너지는 매우 크다.

那么 它 相比 于 核裂变 有 什么 好处 这么 几个 好处 So what are the benefits of nuclear fission compared to nuclear fission? 그렇다면 이는 핵분열과 비교해서 어떤 이점이 있는가? 그 몇가지 이점은

第一个 就是 核聚变 的 效率 更高 The first is that nuclear fusion is more efficient. 첫번째 핵융합의 효율이 보다 높다는 것이다.

那 核裂变 已经 效率 非常 高 了 That nuclear fission has been very efficient. 핵분열도 이미 효율이 매우 높다.

比如说 核裂变 的 时候 For example, when nuclear fission 예를 들어 핵분열의 경우

如果 我们 采用 1g 的 U235 去 进行 裂变 的话 If we use 1g U235 for fission 1g의 U235를 사용하여 핵분열을 진행한다면

它 大概 相当于 多少 吨 汽油 大概 相当于 1.8 吨 的 汽油 It is roughly equivalent to how many tons of gasoline is roughly equivalent to 1.8 tons of gasoline. 그것은 대략 수 톤 분량의 휘발유와 맞먹는다. 대략 1.8톤의 휘발유에 상당하다.

这么 大 能量 能量 非常 高 了 吧 So much energy is very high. 이렇게 많은 에너지. 에너지가 매우 크다.

但是 如果 你 要是 采用 聚变 的 方法 它 这个 效率 就 更 高 But if you use fusion, it is more efficient. 그러나 만약 핵융합이라는 방법을 사용하면 그 효율은 더 높다.

如果 你 要是 用 1g 的 氢 以及 氢 的 同位素 进行 聚变 的话 If you want to use 1g of hydrogen and hydrogen isotopes for fusion 만약 당신이 1g의 수소와 수소 동위원소를 사용하여 핵융합을 진행하는 경우

它 完全 聚变 之后 可以 释放出 的 能量 相当于 8 吨 的 汽油 It can release the energy equivalent to 8 tons of gasoline after it is completely fusion. 그것은 완전히 융합된 시점까지 8톤의 휘발유에 상응하는 에너지를 방출할 수 있다.

你 看 这个 效率 还 比 裂变 要 高 了 很多 倍 对 吧 You see that this efficiency is much higher than fission. 보다시피 이 효율은 핵분열보다 훨씬 높다. 수배 더 높다.

这是 第一个 它 的 好处 This is the first benefit of it 이것은 그 첫번째 이점이다.

那么 它 的 第二个 好处 就是 它 的 原料 是 非常丰富 的 Then its second advantage is that its raw materials are very rich. 그러면 그 두번째 이점은 무엇인가. 그 원료가 매우 풍부하다는 것이다.

这个 氢 以及 它 氢同位素 在 什么 地方 呢 Where is this hydrogen and its hydrogen isotope? 이 수소와 수소의 동위원소는 어디에 있나?

我们 知道 水 就是 两个 氢原子 和 一个 氧原子 构成 的 We know that water is made up of two hydrogen atoms and one oxygen atom. 우리는 물이 수소(氢) 원자 2개와 산소(氧) 원자 1개로 구성된다는 것을 알고 있다.

那么 水 里面 的 氢原子 就 会 有 它 的 同位素 氘 和 氚 Then the hydrogen atoms in the water will have their isotope 氘 and 氚 그러면 물 속에 있는 수소원자에는 동위원소 듀테륨과 트리튬이 있다.

我们 从大 海里 就 可以 提取 出 很多很多 的 聚变 的 材料 We can extract a lot of fusion materials from the sea. 우리는 거대한 바다로부터 많은 열핵반응의 재료를 추출할 수 있다.

这个 大海 如果 我们 找 1L 的 海水 This sea if we find 1L of sea water 바다에서, 만약 우리가 1L의 바닷물을 떠오면

大概 可以 提取 出 33mg 的 聚变 原料 Probably extract 33mg of fusion material 대개 핵융합 원료 33mg을 추출할 수 있다.

1g 的 聚变 材料 可以 变成 8 吨 油 1g of fusion material can be turned into 8 tons of oil 핵융합 재료 1g은 8 톤의 석유로 바뀔 수 있다.

那 33mg 的 聚变 材料 我们 可以 算一算 That 33mg of fusion material can be counted 33mg의 핵융합 재료는, 우리가 한 번 계산해볼 수 있는데

大概 相当于 是 300L 油 Probably equivalent to 300L oil 대략 300L의 석유에 상당하다.

大家 仔细 看 这个 数据 Everyone looks at this data carefully. 여러분은 이 데이터를 세심하게 보라.

1L 的 海水 可以 提炼出 300L 油 的 能量 1L of seawater can extract the energy of 300L oil 해수 1L에서 석유 300L 분량의 에너지를 추출할 수 있다.

这 是不是 真正 意义 上 的 水 变油 了 Is this true water change? 이것이야 말로 진정한 의미의 水变油(1984년 물을 기름으로 바꾼다던 사기 사건)가 아닌가?

所以 说 这个 原料 是 非常丰富 的 So this material is very rich. 그러니깐 이 원료는 매우 풍부하다.

假如 我们 把 整个 大 海里 If we take the whole sea 만약 우리가 전체 해수 안의

所有 的 这个 氢 的 同位素 都 拿 过来 聚变 的话 All the isotopes of this hydrogen are brought together for fusion. 모든 수소의 동위원소를 가져와서 핵융합을 한다면

我们 会 发现 这个 能量 大概 相当于 世界 石油 储量 的 1000 亿倍 We will find that this energy is roughly equivalent to 100 billion times the world's oil reserves. 우리는 이 에너지가 대략 세계의 석유 매장량의 약 1천억배에 상당하다는 것을 알게 될 것이다.

可以 供 人类 使用 几百亿 年 Can be used by humans for tens of billions of years 인간이 수백억 년동안 사용할 수 있다.

那 就 可以 使用 一直 到 太阳 爆炸 了 Then you can use it until the sun explodes. 그런 태양이 폭발할 때까지 계속 사용할 수 있다.

我们 都 还是 可以 继续 用 这个 材料 的 We can still continue to use this material. 우리는 여전히 이 재료를 계속 사용할 수 있다.

所以 这个 能量 基本上 是 取之不尽 用之不竭 的 So this energy is basically inexhaustible. 그래서 이 에너지는 거의 무궁무진하고 고갈되지 않는다.

还有 一个 好处 就是 它 安全 清洁 Another advantage is that it is safe and clean 또 다른 장점은 안전하고 청정하다는 것이다.

首先 说 安全性 First of all, safety 우선, 안전성에 대해 말하자면

说 这个 聚变 材料 不会 泄露 吗 不会 泄露 的 也 没事 Said that this fusion material will not leak, it will not leak, it will be fine. 이 핵융합 재료는 누설되지 않나라고 묻는다면, 누설되는 일은 없다.

因为 它 的 反应 条件 是 比较 苛刻 的 Because its reaction conditions are more demanding 그 반응조건이 더 까다롭기 때문이다.

它 的 条件 必须 是 高温高压 高密度 这样 的 一个 条件 才 可以 Its condition must be a condition such as high temperature, high pressure and high density. 그 조건은 필히 고온, 고압 및 고밀도이어야 하며 그와 같은 조건이어야 가능하다.

假如 你 这个 材料 泄露 了 If you have this material leaked 만약 이 재료가 누출된 경우

泄露 了 之后 它 就 不 满足 高温高压 高密 这个 条件 了 After the leak, it will not meet the conditions of high temperature, high pressure and high density. 누출된 후에는 고온, 고압 및 고밀도 조건을 충족시키지 못한다.

这样的话 反应 就 自动 停止 了 In this case, the reaction will stop automatically. 이 경우 반응은 자동으로 정지한다.

所以 你 不用 担心 它 泄漏 了 之后 会 继续 反应 So you don't have to worry about it will continue to react after it leaks. 따라서 누출 된 후에도 계속 반응 할 것이라고 걱정할 필요가 없습니다.

对 吧 这是 不用 担心 的 Right, this is no need to worry. 맞습니다. 걱정할 필요가 없습니다.

第二件 事 就是 它 放射性 弱 The second thing is that it is weakly radioactive. 두 번째로 방사능이 약하다.

它 的 这个 用 的 材料 有 一些 也 是 有 放射性 的 Some of its materials are also radioactive. 거기에 사용하는 물질 중 일부는 방사성 물질이다.

比如说 氢同位素 氘 和 氚 也 都 有 放射性 For example, hydrogen isotope strontium and barium are also radioactive. 예를 들어, 수소 동위원소 중수소氘와 삼중수소氚는 모두 방사성이다.

但是 它 的 放射性 半衰期 是 12 年 But its radioactive half-life is 12 years 그러나 그 방사성 반감기(半衰期)는 12년이다.

也就是说 经过 12 年 的 减半 That is to say, after 12 years of halving 바꿔 말하면, 12년의 반감기가 지난 후

经过 几十年 之后 基本上 就 没有 放射性 了 After a few decades, there is basically no radioactivity. 수십년 후, 대체로 방사능은 사라진다.

这不像 U235 的 那种 材料 This is not the kind of material like U235. 이것은 U235와 같은 종류의 물질이 아니다.

它 一动不动 放射性 几百年几千年 It does not move radioactivity for hundreds of thousands of years 그것은 꼼짝하지 않고 수백년, 수천년 동안 방사성을 띨 수 있다.

它 可以 放射 很长 很 长时间 It can radiate for a long time 그것은 아주 오랜 시간 동안 방사할 수 있다.

但是 这个 氢 的 这种 同位素 它 放射性 比较 弱 But this isotope of hydrogen is relatively weak in radioactivity. 그러나 이 수소 동위원소는 상대적으로 방사능이 약하다.

同时 生成 的 这个 阿尔法粒子 也 就是 氦 核 它 是 没有 放射性 的 The alpha particle generated at the same time is also the nucleus. It is not radioactive. 동시에 생성된 알파(阿尔法)입자는 헬륨 핵이며 방사성이 없다.

所以 非常 的 安全 也 不会 污染环境 So it is very safe and will not pollute the environment. 그래서 매우 안전하고 또 환경을 오염시키지 않을 것이다.

更 不会 产生 雾 霾 那种 二氧化碳 No more smog of carbon dioxide 또한 스모그나 이산화탄소를 만들어내지 않을 것이다.

有人 说 那 既然 这么 好 咱们 就 赶紧 造 吧 造 起来 非常 困难 Some people say that since it is so good, we will make it very difficult to build it. 어떤 이는 그렇게 좋은 것이라면 서둘러서 그것을 만들자고 합니다. 이것을 만드는 것은 매우 어렵다.

这是 为什么 呢 我们 下面 来讲 一下 托卡马克 装置 Why is this? Let's talk about the Tokamak device below. 그 이유는 무엇일까? 아래에서 Tokamak(托卡马克) 장치에 대해 설명해 보겠다.

首先 我们 先 来说 一下 聚变 的 困难 到底 在 哪 First, let's talk about the difficulty of fusion. 우선, 우리 먼저 결국 거기에 존재하는 핵융합의 곤란함에 대해 이야기 해보자.

主要 还是 刚才 说 的 这个 条件 Mainly still the condition just mentioned 주요한 것은 방금 언급한 조건이다.

它 的 条件 必须 是 什么 首先 要 高温 Its condition must be what must first be high temperature 그 필수조건은 무엇인가? 먼저 고온이어야 한다.

这个 高温 有 多 高 呢 大概 要 几千万 开尔文 或者 几千万 摄氏度 How high is this high temperature? It is tens of millions of Kelvin or tens of millions of degrees Celsius. 이 고온은 얼마나 높아야 하나? 그것은 수천만 Kelvin(开尔文) 또는 수천만 ℃(摄氏度)입니다.

或者 是 上 亿 摄氏度 这么 高 的 温度 Or a temperature as high as one hundred degrees Celsius 또는 섭씨 1억도 이상의 높은 온도

那 这么 高 的 温度 的话 That high temperature 그렇게 높은 온도의 경우

你 用 什么 去造 我们 现在 想到 办法 就 用 原子弹 去造 What do you use to make us use the atomic bomb to create the way we think of it now? 뭔가를 사용해 만들어내야 하는데, 우리가 현재 생각했던 방법이 바로 원자탄을 이용해 만드는 것이다.

同时 这么 高 的 温度 你 用 什么 容器 去 装 呢 At the same time, what kind of container do you use to install it? 게다가 이렇게 높은 온도를 어떤 용기를 사용하여 담아둘 것인가?

任何 一个 材料 面对 几千万 度 或者 上 亿度 的 高温 都 会 融化 掉 Any material that melts tens of millions of degrees or hundreds of millions of degrees of heat will melt away 어떤 재료든 수천만 도 혹은 수억 도의 고열을 받게 되면 모두 녹아 없어진다.

对 吧 这是 一个 困难 Right, this is a difficulty. 그렇다. 이것은 곤란한 일이다.

第二个 就是 要 高压 高密 就是 你 密度 要 大 一点 The second one is to have high pressure and high density, and you have to be a little denser. 두번째는 고압 및 고밀도이어야 하는데, 밀도가 약간 높아야 한다.

同时 还要 时间 长 Also take a long time 또한 (지속)시간이 길어야 한다.

你 不能 说 你 反应 两秒钟 完事 了 是 吧 You can't say that you reacted for two seconds, right? 우리가 2초 동안 반응했다고 성공했다고 말할 수는 없다. 그렇지?

你 得 时间 长 一点 才能 实现 持续 的 放电 You have to take a little longer to achieve a sustained discharge 시간을 더 길게 확보해야 지속적인 전력 방출을 실현할 수 있다.

所以 人们 现在 已经 搞出 了 核聚变 的 方法 那 就是 氢弹 So people have now come up with a nuclear fusion method that is hydrogen bomb 그래서 사람들은 현재 핵융합 방법을 제시했는데, 그것은 바로 수소폭탄이다.

但是 氢弹 只是 一瞬 之间 的 But the hydrogen bomb is only a moment 그러나 수소폭탄은 단지 순간에 불과하다.

我们 怎么样 能够 控制 核聚变 的 速率 How can we control the rate of nuclear fusion? 우리는 핵융합 속도를 어떻게 통제할 수 있을까?

使得 可以 为 我们 服务 呢 这 就是 人们 要 研究 的 问题 Make it possible to serve us. This is the question people want to study. 우리가 그 일을 해내야 한다. 그것이 바로 사람들이 연구해야 할 과제이다.

那么 在 1950 年 的 时候 Then in 1950 그러면 1950년에

苏联 的 几位 科学家 提出 了 一套 理论 Several scientists in the Soviet Union proposed a theory 소련의 몇몇 과학자들은 하나의 이론을 제안했다.

这套 理论 就 叫做 托卡马克 装置 Tokamak device 그 이론이 바로 토카막(托卡马克) 장치라고 하는 것이다.

托克马克 其实 是 俄文 几个 词 的 缩写 Tokmak is actually an abbreviation for several Russian words. Tokmak은 사실 러시아어 단어들의 약어이다.

它 的 含义 叫 环形 真空 磁 线圈 Ring vacuum magnetic coil 그것의 함의는 고리 모양 진공 자기 코일이다.

环形 真空 磁 线圈 对 吧 Ring vacuum magnetic coil right 고리 모양 진공 자기 코일. 그렇다.

从 那个 时候 开始 世界 各国 From that time on the world 그 당시부터 세계각국은

都 在 努力 的 去 研究 这个 核聚变 的 装置 Efforts are being made to study this nuclear fusion device. 모두 이 핵융합 장치에 대한 연구에 노력을 다 하고 있다.

然后 在 1989 年 的 时候 Then in 1989 그 후 1989년에

我们 知道 那个 时候 苏联 国内形势 不太好 We know that the Soviet Union's domestic situation was not very good at that time. 모두 알다시피 당시 소련의 국내 정세가 그다지 좋지 않았다.

于是 他 急于 卖点 东西 换点 钱 So he is eager to sell something for some money. 그리하여 그들은 서둘러 무언가를 팔아 돈을 만들려고 했다.

1989 年 的 时候 苏联 就 准备 送给 我们 国家 一个 这个 核聚变 装置 In 1989, the Soviet Union was ready to send us a nuclear fusion device in our country. 1989년에 소련은 우리나라에 핵융합장치를 보낼 준비를 마쳤다.

就是 托克马克 它 型号 叫 H7 It is Tokemark. Its model is called H7. 이게 바로 토카막(Tokamak)이다. 이 모델의 이름은 H-7(Hefei Tokamak-7).

当时 我们 花 了 400 万 说 是 送还 要钱 At that time, we spent 4 million saying that it was to send more money. 그 당시 우리는 400만(위안)을 지불했다. 한 번 더 돈을 보냈다고도 한다.

花 了 400 万元 人民币 去 买 了 这个 装置 I spent 4 million yuan to buy this device. 400만 위안의 인민폐를 지불해서 이 장치를 사들였다.

当时 我们 使用 的 是 400 万元 的 产品 At that time, we used a product of 4 million yuan. 그 당시 우리가 사용한 것은 400만 위안짜리 제품이다.

什么 羽绒服 什么 瓷器 中国 的 家具 这些 东西 What down jacket, what porcelain, Chinese furniture, these things 무슨 다운재킷, 무슨 도자기, 중국 가구, 이런 물건들.

跟 他 换 了 一套 托卡马克 装置 Changed a set of tokamak devices with him. 이런 것들과 토카막 장치를 바꾼 셈이다.

拿 回来 之后 我们 花 了 三年 半 的 时间 把 它 拆 了 又 装 After taking it back, it took us three and a half years to remove it and install it. 그것을 가져온 후, 장치를 뜯어내고 설치하는 데 3년반이 걸렸다.

做 了 很多 的 实验 最后 我们 决心 要 自己 开始 搞 一套 这 玩意儿 I did a lot of experiments and finally we are determined to start making a set of this stuff ourselves. 많은 실험을했고 마침내 우리는 이 일련의 물건들을 스스로 만들기로 결심했다.

90 年代 开始 正式 中国 立项 Official China started in the 1990s 90년대에 정식 중국사업예산항목에 입안되기 시작했다.

一直 到 现在 我们 的 这个 项目 叫 EAST Until now, our project is called EAST. 지금까지 계속, 우리의 이 프로젝트를 EAST라고 부른다.

这个 项目 也 就是 所谓 的 人造 太阳 This project is also called the artificial sun. 이 프로젝트는 이른바 인공 태양이라고도 한다.

那 我们 来讲 一讲 说 这个 人造 太阳 或者 托卡马克 装置 Then let's talk about this artificial sun or tokamak device. 그럼 우리 한번 인공 태양 또는 토카막 장치에 대해 이야기 해보자.

它 是 怎么 实现 对 这个 核聚变 进行 控制 的 How does it achieve control of this nuclear fusion? 이는 어떻게 핵융합 진행의 제어를 실현했는가에 관한 것이다.

首先 我们 先 来说 它 怎么 实现 高温 的 条件 First, let's first talk about how it achieves high temperature conditions. 우선 먼저 우리가 이야기할 것은, 고온 조건을 어떻게 달성했는지이다.

首先 我们 知道 原子 是 由 原子核 和 电子 构成 的 First we know that atoms are made up of nucleus and electrons. 먼저 우리는 원자가 원자핵과 전자로 구성된다는 것을 알고 있다.

正常 状态 是 这个 样子 电子 围绕 原子核 转 The normal state is that this electron turns around the nucleus 정상적인 상태는 이런 모양이다. 전자가 핵 주위를 둘러싸고 돌고 있다.

但是 在 极 高 的 温度 下 它 就 会 变成 一种 叫做 等离子体 的 状态 But at very high temperatures it becomes a state called plasma 그러나 극히 높은 온도에서는 플라즈마(等离子体)라고 불리는 상태로 변한다.

正电荷 和 电子 它 就 分开 了 这种 物体 就 叫 等离子体 Positive charge and electrons are separated. This kind of object is called plasma. 양전하(正电荷)와 전자가 분리되고, 이 종류의 물체를 플라즈마라고 한다.

所以 我们 这个 人造 太阳 装置 也 是 在 So our artificial solar device is also 그래서 우리 인공태양 장치는

中科院 合肥 等离子体 研究所 研制成功 的 Successfully developed by Hefei Plasma Research Institute of Chinese Academy of Sciences 중국과학원 허페이(合肥) 플라즈마 연구소 에서 성공적으로 개발했다.

那 我们 用 什么 方法 来 进行 加热 方法 就是 用 微波 So what method do we use to heat it? 그렇다면 우리는 어떤 방법을 사용해 가열을 진행하나? 그 방법은 바로 마이크로파의 활용이다.

也就是说 在 这个 实验室 里 有 一个 很大 的 微波炉 That is to say, there is a big microwave oven in this lab. 말씀인즉슨, 이 실험실 안에는 커다란 전자 레인지가 있다는 것이다.

有 一个 很 功率 巨大 的 微波炉 There is a very powerful microwave oven 출력이 매우 강한 전자레인지가 있다.

这个 微波炉 的 功率 大概 是 10^7 瓦 The power of this microwave oven is about 10^7 watts. 이 전자레인지의 출력은 약 10의 7승 와트이다.

也 就是 大概 相当于 我们 家用 微波炉 的 20000 倍 那么 大 的 功率 That is about the equivalent of 20,000 times the power of our domestic microwave oven. 이는 우리 가정용 전자레인지의 약 20,000 배에 상당하다. 이렇게 큰 출력은

我们 用 这么 大 的 功率 的 微波炉 We use microwave ovens with such a large power 우리는 이렇게 큰 출력을 가진 전자레인지를 사용해서

把 这个 分子 变成 了 一个 等离子体 Turn this molecule into a plasma 이 분자를 플라스마(等离子体)로 바꾼다.

这是 第一步 它 的 温度 大概 可以 达到 1 亿 开尔文 This is the first step. Its temperature can reach 100 million Kelvin. 이것은 첫번째 단계이며 그 온도는 대략 1억 켈빈에 도달할 수 있다.

1 亿 开尔文 也 就是 大概 是 1 亿 摄氏度 100 million Kelvin is about 100 million degrees Celsius. 1억 켈빈은 대략 섭씨 1억도이다.

第二步 这 1 亿 开尔文 的 东西 我们 拿 什么 去 束缚 呢 The second step is the 100 million Kelvin thing. What do we take to bind? 두번째 단계는 이 1억 캘빈의 물건을 우리는 무엇을 가지고 묶어 둘 것인가의 문제인데

就是 用 强磁场 Is using a strong magnetic field 바로 강한 자기장을 이용한다.

为什么 可以 用 强磁场 进行 束缚 Why can you bind with a strong magnetic field? 왜 강한 자기장을 사용해서 속박할 수 있는가?

因为 我们 知道 电流 是 可以 产生 磁场 的 Because we know that current can generate magnetic fields. 모두가 알다시피 전류가 자기장을 생성할 수 있기 때문이다.

比如说 有 一个 环形 的 电流 For example, there is a ring current 예를 들어, 고리 모양의 전류가 있다.

那么 它 在 空间 当中 就 会 产生 这样 的 一个 磁场 Then it produces such a magnetic field in space 그러면 그것은 공간에 이런 모양의 자기장을 생성할 것이다.

一个 环形 电流 就 会 产生 磁场 a ring current will generate a magnetic field 고리 모양의 전류는 자기장을 생성할 것이다.

我们 电视机 里面 的 磁场 其实 也 是 靠 环形 电流 产生 的 The magnetic field in our TV set is actually generated by the ring current. 우리 TV 안의 자기장도 사실 고리 모양의 전류에 의해 생성되는 것이다.

那么 我们 在 这套 托卡马克 装置 里面 Then we are inside this set of tokamaks 그 다음 우리는 이 토카막 장치 안에서

它长 的 样子 大概 是 一个 轮胎 的 样子 Its long look is probably like a tire 그 긴 모양은 대략 타이어의 모양과 같다

中心 有个 心 是 吧 外围 有 这么 一个套 这样 There is a heart in the center, there is such a set on the outside. 중심에는 심장이 있으며, 바깥에는 이런 모양으로 있다.

然后 这个 等离子体 就 在 这个 环 里面 运动 来 运动 去 Then the plasma moves in the ring to move 그 다음 플라스마가 고리 구조 안에서 운동한다.

那 它 为什么 不会 撞 到 这个 环 然后 把 这个 环 融化 呢 Then why doesn't it hit the ring and melt the ring? 그럼 왜 고리에 부딪히지 않고 고리를 녹이지 않는 걸까?

这 就是 靠 磁场 This is the magnetic field 이것은 바로 자기장 때문이다.

我们 需要 在 这个 位置 加 这种 磁场 加 这个 电流 环 We need to add this magnetic field at this position and add this current loop. 우리는 이 위치에 추가하고 이런 종류의 자기장을 추가하고 이런 전류 고리를 추가해야 한다.

加 这么 一个 又 一个 的 电流 环 Add one after another current loop 이렇게 하나하나의 전류고리를 추가한다.

那么 每 一个 电流 环都会 产生 磁场 这个 磁场 的 方向 与 电流 垂直 Then each current loop produces a magnetic field. The direction of the magnetic field is perpendicular to the current. 그러면 각 전류고리는 모두 자기장을 생성하고, 이 자기장의 방향은 전류와 수직이다.

最终 这 一大堆 的 环 就 会 产生 一个 什么 呀 In the end, what will happen to this bunch of rings? 결국, 이 큰 더미의 고리는 무엇을 만들어낼 것인가?

产生 一个 环形 的 磁场 Generating a circular magnetic field 고리형 자기장을 생성한다.

一大堆 的 电流 环 产生 了 一个 环形 的 磁场 对 吧 A lot of current loops create a circular magnetic field. 큰 더미의 전류 고리는 고리형 자기장을 만들었다. 맞죠?

那 这个 磁场 要 非常 强大 That magnetic field is very powerful 그 자기장은 매우 강력하다.

这 就 造成 你 这个 环上 的 电流 要 非常 非常 大 This causes the current on your ring to be very, very large. 이로 인해 고리 안의 전류가 매우 커진다.

电流 非常 大 那 这个 环就会 发热 最后 会 烧掉 The current is very large, then the ring will heat up and burn out. 전류가 매우 크면 이 고리가 뜨거워져 결국 타 버릴 것이다.

你 为了 防止 它 烧掉 怎么办 我们 需要 使用 超导 材料 You need to use superconducting materials in order to prevent it from burning. 이렇게 타버리는 것을 방지하려면 어떻게 해야 하나? 우리는 초전도재료를 사용해야 한다.

所以 我们 现在 使用 的 这个 托卡马克 装置 都 是 超导 托卡马克 So the tokamak we use now is the superconducting tokamak. 그래서 우리가 이제 사용하는 토카막 장치는 모두 초전도 토카막이다.

这里 边 这个 S 其实 就是 superconductor 就是 超导 的 意思 Here, the S is actually a superconductor that means superconductivity. 여기서 이 S는 사실 superconductor이다. 이는 초전도라는 뜻이다.

这个 环 使用 的 超导 材料 电流 非常 大 造成 了 一个 很大 的 磁场 The superconducting material used in this ring is very large, causing a large magnetic field. 이 고리에 사용된 초전도 재료는 전류가 매우 커서 거대한 자기장을 만든다.

那么 我们 继续 说 Then we continue to say 그래서 우리 계속해서 말해보자면

磁场 对 这个 等离子体 它 的 束缚 作用 是 怎么 出现 的 How does the magnetic field exert its binding effect on this plasma? 자기장에서 이 플라즈마에 대한 속박작용이 어떻게 일어날까?

我们 来说 一下 这个 束缚 作用 Let's talk about this bondage. 우리 이 속박작용에 대해 이야기해 보자.

这 就 涉及 到 磁场 对 电荷 的 作用力 叫 洛伦兹 力 了 This involves the force of the magnetic field on the charge called Lorentz force. 이는 전하에 대한 자기장의 작용력과 연관되어 있는데, 이를 로렌츠힘(洛伦兹力, Lorentz force)이라고 한다.

洛伦兹 力是 洛伦兹 比较 早 研究 的 Lorenz force was studied earlier by Lorentz Lorentz 힘은 Lorentz에 의해 더 일찍 연구되었다.

比如说 这里 有 一个 磁场 是 向 右 的 For example, there is a magnetic field here that is to the right. 예를 들어, 여기에 있는 자기장은 오른쪽을 향한다.

那么 假如 有 一个 正电荷 正在 向 右 运动 Then if there is a positive charge moving to the right 여기서 만약 양전하가 오른쪽으로 운동하고 있다면

这个 时候 它 不会 受到 力 的 作用 它 就 会 匀速直线 运动 At this time, it will not be affected by force, it will move linearly at a constant speed. 이 때 이것은 힘의 작용을 받지 않을 것이고, 등속직선운동을 할 것이다.

但是 如果 这有 一个 磁场 你 这个 正电荷 是 垂直于 磁场 运动 的 But if this has a magnetic field, your positive charge is perpendicular to the magnetic field. 그러나 만일 이것이 자기장을 가지고 있다면, 양전하는 자기장에 수직하여 운동할 것이다.

它 就 会 造成 一个 垂直 运动 电荷 方向 也 垂直于 磁场 方向 的 力 It will cause a vertical motion charge direction and also perpendicular to the direction of the magnetic field 그것은 수직 운동을 만들어낼 것이고, 전하방향도 자기장 방향에 수직이 될 것이다.

这个 力 就 叫 洛伦兹 力 Lorentz force 이 힘을 로렌츠 힘이라고 부른다.

而 在 这个 洛伦兹 力 作用 下 这个 电荷 And this charge under the action of Lorentz force 그리고 로렌츠 힘의 작용 아래에서 이 전하는

它 实际上 会绕 一个 圆圈 做 圆周运动 It actually does a circular motion around a circle 실제 원 주위를 맴돌며 원주운동을 할 것이다.

会 在 这个 垂直 平面 内 做 圆周运动 Will make a circular motion in this vertical plane 수직 평면 위에서 원주 운동을 할 것이다.

这是 第二种 情况 This is the second case 이번에는 두 번째 상황이다.

那么 大家 可以 想象 Then everyone can imagine 그럼 모두가 상상할 수 있다.

如果说 你 这个 磁场 是 向 右 的 If you say that this magnetic field is to the right 만일 이 자기장이 오른쪽을 향한다면

但是 这个 粒子 的 运动 方向 是 斜 着 的 But the direction of movement of this particle is oblique 그러나 이 입자의 운동 방향은 비스듬하다.

既 不是 平行 的 也 不是 垂直 的 怎么办 What if it is neither parallel nor vertical? 평행도 아니고 수직도 아닌 경우는 어떨까?

此时 我们 就要 把 这个 速度 分解成 两个 At this point we have to break this speed into two 여기서 우리는이 속도를 두 개로 나눌 필요가 있다.

一个 向 右 的 速度 和 一个 向上 的 速度 a rightward speed and an upward speed 하나는 오른쪽 방향 속도 그리고 하나는 윗쪽 방향 속도

其中 向 右 的 这个 速度 会 匀速直线 运动 Which speed to the right will move linearly at a constant speed 그 중 오른쪽 방향 속도는 등속직선운동을 할 것이다.

而 向上 的 这个 速度 会 匀速圆周 运动 会 圆周运动 And this upward speed will have a uniform circular motion that will move in a circular motion. 그리고 이 윗쪽 방향 속도는 등속원주운동을 할 것이다. 원주운동을 할 것이다.

所以 这 两个 一 叠加 你 知道 粒子 会 怎么 运动 嘛 So these two superpositions do you know how the particles will move. 이 두 가지의 중첩 때문에 당신은 입자가 어떻게 움직일지 알 수 있을 것이다.

它 一边 往前 匀速直线 一边 做 匀速圆周 It makes a uniform speed while moving straight ahead. 그것은 한편으로는 앞으로 등속직선운동을, 한편으로는 등속원주운동을 한다.

造成 的 结果 就是 长得 像 弹簧 一样 的 一个 螺旋 的 往前 运动 The result is a spiral-like forward movement that looks like a spring. 그 결과 스프링처럼 생긴 나선형의 전진운동이 발생한다.

同样 道理 我们 这个 装置 里面 是 有 很多 的 等离子体 的 In the same way, there is a lot of plasma inside our device. 같은 방식으로 우리의 이 장치 안에는 많은 플라즈마가 있다.

我们 加 了 一个 强大 磁场 之后 这个 磁场 的 作用 下 We added a strong magnetic field and this magnetic field 우리는 강력한 자기장을 추가한 후 그 자기장의 작용 아래에서

这个 等离子体 就 会 在 这个 环 里面 一点一点 的 这么 圆周运动 This plasma will move in such a circular motion little by little inside this ring. 이 플라스마가 이 고리 내에서 점점 원주운동을 하는 것을 볼 수 있을 것이다.

它 不会 碰到 这个 墙壁 对 吧 It won't touch this wall, right? 그것은 이 벽을 건드리지 않을 것이다. 그렇죠?

这 就是 所谓 的 磁 束缚 的 方式 This is the so-called magnetic binding method. 이것이 소위 자기 바인딩(磁束缚) 방식이다.

说 起来 原理 并 不是 很 复杂 The principle is not very complicated 말하자면 그 원리는 전혀 복잡하지 않다.

但 实际上 在 做 实验 的 时候 我们 有 很多 需要 精确 控制 的 东西 But actually, when we do the experiment, we have a lot of things that need precise control. 그러나 실제로 실험을 할 때, 정밀한 제어가 필요한 것들이 많이 있다.

这个 托卡马克 装置 提到 现在 已经 有 70 年 的 左右 的 时间 This tokamak device mentioned that it has been around 70 years now. 이 토카막 장치는 언급된 지 벌써 70여년 안팎이나 지났다.

但是 到 目前为止 But so far 그러나 지금에 이르기까지

全世界 还 没有 任何 一家 实验室 能够 把 它 用于 商业化 No laboratory in the world can use it for commercialization. 전 세계 어느 실험실도 이를 상업화에 사용할 수 없었다.

因为 你 要 想 商业化 你 不能 光是 实现 聚变 Because you want to commercialize, you can't just achieve fusion. 상업화하고 싶기 때문에, 그저 핵융합 실현만을 해서는 안 된다.

你 还要 说 你 必须 出来 的 能量 得 大于 你 使用 这个 电能 消耗 的 能量 You also have to say that you have to get more energy than you use to consume this energy. 또한 필히 발생하는 에너지가 이 전기에너지를 소비하는 데 사용하는 에너지 용량보다 더 커야 한다.

同时 你 还 必须 持续 很 长时间 的 放电 At the same time, you must also continue to discharge for a long time. 동시에, 또한 오랜 시간 동안 계속 전력을 방출할 수 있어야 한다.

那 我们 现在 的 这个 合肥 等离子 研究所 Then we are now the Hefei Plasma Research Institute. 그러면 우리는 지금 허페이(合肥) 플라즈마 연구소에 있다 하자.

我们 已经 实现 了 在 5000 万摄氏度 或者说 5000 万 开尔文 的 时候 We have achieved 50 million degrees Celsius or 50 million Kelvin. 우리가 이미 섭씨 5000만도 또는 켈빈 5000만을 달성한 경우

已经 实现 了 100 秒左右 的 放电 时间 100 秒左右 Has achieved a discharge time of about 100 seconds of about 100 seconds 이미 전력방출시간 약 100초 내외를 실현했다. 약 100초 달성

那 我们 下 一个 目标 就是 把 5000 万度 再 提高 提高 到 1 亿 开尔文 Then our next goal is to raise the 50 million degrees to 100 million Kelvin. 우리의 다음 목표는 5000만 도를 1억 켈빈으로 늘리는 것이다.

而且 把 时间 从 100 秒 再 提高 到 1000 秒 And increase the time from 100 seconds to 1000 seconds. 그리고 시간을 100초에서 1000초로 늘리는 것이다.

假如 我们 真的 能够 做到 这 一点 的话 If we can really do this, 만약 우리가 정말로 이것을 이뤄낼 수 있다면,

那么 我们 可能 离 商业化 就 更 近 了 一点 Then we may be closer to commercialization. 그렇게 되면 우리는 상업화에 더 근접할 수 있다.

核聚变 的 商业化 是 非常 有用 的 The commercialization of nuclear fusion is very useful 핵융합의 상업화는 매우 유용하다.

我们 已经 说 过 了 它 是 一种 取之不尽 用之不竭 的 能源 We have already said that it is an inexhaustible source of energy. 우리가 이미 말했듯이, 그것은 무궁무진하고 고갈되지 않는 에너지원이다.

不仅如此 它 相比 于 传统 燃料 有 很多 好处 Not only that, it has many advantages over traditional fuels. 뿐만 아니라 전통적인 연료에 비해 많은 이점을 가지고 있다.

比如说 我们 要 进行 太空 航行 For example, we are going to conduct space navigation. 예를 들어, 우리는 우주 항행을 진행해야 한다.

那么 这个 宇宙飞船 的 重量 必须 要轻 一点 Then the weight of this spaceship must be lighter. 그렇다면 이 우주선의 중량은 필히 더 가벼워야 한다.

我们 现在 的 传统 燃料 非常 重 带上去 了 之后 用 一用 就 用 完 了 Our current traditional fuel is very heavy and has been used up. 우리의 현재의 전통적인 연료는 매우 무겁고, 가지고 올라가서 쓰려고 하면 바닥나 있다.

如果 我们 携带 的 是 核聚变 燃料 的话 If we are carrying nuclear fusion fuel 만약 우리가 휴대하는 것이 핵융합연료라면

那么 我们 可能 在 宇宙 航行 的 几百年 时间 里面 都 用不完 Then we may not be able to use it for hundreds of years in the universe. 그렇다면 우리는 우주항행하는 수백년의 시간 동안에도 그것을 다 사용할 수 없을 것이다.

大家 看 没 看过 一部 电影 名字 叫 《 太空 旅客 》 Everyone has seen a movie called "Space Traveler". 여러분 "우주 여행객(Passengers)"이라는 영화를 보았나?

它 那里 边 的 装置 其实 就是 一套 托卡马克 装置 The device there is actually a set of tokamaks. 그 안의 장치가 사실 토카막(tokamak)장치이다.

所以 它 的 作用 是 非常明显 的 So its role is very obvious 그래서 그 작용은 아주 분명하다.

同时 自主 研究 核聚变 对 我们 国家 来讲 也 是 非常 重要 的 At the same time, independent research on nuclear fusion is also very important for our country. 동시에 핵융합에 대한 자주적인 연구에 대해서 말하자면 우리나라에 매우 중요하다.

因为 什么 呢 我们 国家 的 人口 是 美国 的 五六倍 Because what is the population of our country is five or six times that of the United States. 왜냐하면, 우리나라의 인구는 미국의 5 ~ 6 배이다.

但是 我们 国家 人均 使用 的 能源 其实 只有 美国 的 1/13 But the energy used by our country per capita is actually only 1/13 of the United States. 그러나 우리나라의 1인당 에너지 사용량은 실제 미국의 1/13에 불과하다.

假如 我们 想 达到 跟 美国 一样 的 生活 标准 的话 If we want to achieve the same standard of living as the United States 우리가 미국과 동일한 생활 표준을 달성하고자 한다면

那 我们 需要 五六倍 的 美国 那么 多 的 能源 Then we need five or six times as much energy as the United States. 우리는 미국이 소비하는 에너지의 5~6배가 필요하다.

那 你 可以 想象 这个 世界 能源 可能 都 不够 我们 一个 国家 消耗 的 了 Then you can imagine that this world energy may not be enough for one country. 그러면 이 세계의 에너지가 우리 일개 국가가 소모하기에도 부족할 수 있음을 예상할 수 있다.

对 吧 所以 我们 必须 得 研究 出 一种 更加 高效 清洁 的 能源 来 Right, so we have to work out a more efficient and clean energy source. 그렇다. 그래서 우리는 필히 더 효율적이고 깨끗한 에너지원을 연구해야 한다.

最后 还要 做 一个 广告 Finally, I have to do an advertisement. 마지막으로 광고를 하나 해야 한다.

我 最近 写 了 一 本书 叫做 《 十分钟 智商 运动 》 I recently wrote a book called "Ten Minutes IQ." 나는 최근에 "十分钟智商运动, 10분 아이큐 운동, Ten Minutes IQ Campaign"이라는 책을 썼다.

现在 已经 开始 预售 了 在 各大 电商 都 可以 买 得到 Now it has started pre-sale and can be bought at major e-commerce companies. 현재 이미 예약 판매가 개시되어 주요 전자 상거래 업체에서 구입할 수 있다.

尤其 是 如果 大家 在 当当网 买 的话 还 可以 得到 我 这个 签名版 Especially if you buy it on Dangdang, you can get my signature version. 특히 Dangdang(当当网)에서 구입하면 내 서명 버전을 얻을 수 있습니다.

希望 大家 多多 支持 大家 I hope everyone can support you a lot. 여러분의 많은 지지를 부탁한다.

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