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    宇宙之“火”

    2021世界青年科学家峰会科学大使活动在温州第二高级中学举行

    作者:二高  来源:  发布日期:2021-03-22 浏览次数: 

    2021年3月30日上午,2021世界青年科学家峰会科学大使活动(第六期)在温州第二高级中学举行,本次活动由浙江省科学技术协会、温州市人民政府共同主办,温州第二高级中学协办,温州市科学技术协会、世界青年科学家峰会秘书处、浙江省科技馆、国际创新与STEM教育协会等机构共同承办。我校师生共计300余人参加了现场活动,社会各界千余人通过互联网观看了活动直播。

    本次活动以“宇宙之‘火’”为主题,邀请了来自华东师范大学物理与电子科学学院、上海市曙光学者王加祥教授主讲。活动由我校高二4班沈亦忱、高一2班戴涵宸两位同学主持。

    王加祥教授,华东师范大学物理与电子科学学院的教授、博导。他于1998年获得复旦大学现代物理研究所“核物理专业博士学位”。1999年到2006年,他先后在德国吉森大学、美国普渡大学和香港浸会大学从事研究工作。世界上首次在数值模拟中突破Lawson-Woodward定理的限制,发现真空中激光加速电子的现象,并提出超强场中电子捕获加速的新方案。2006至今,王加祥教授一直在华东师范大学从强场物理方向的理论研究工作,研究内容主要包括激光加速、自由电子的高次谐波辐射、强场中正负电子对的产生和原子、电子偶素的稳定性等等。近几年,研究重点为强激光驱动的氢硼聚变,在粒子模拟研究中观察到等离子块的内爆和加速现象,为氢硼聚变反应提供了有力的物理基础。

    1964年,俄罗斯物理学家尼科莱·卡尔达肖夫(Nicolai Kardashev)首次尝试对文明进程进行分级与分类。他的模型被称为“卡尔达肖夫指数”(Kardashev scale),该指数以文明能够利用的能源数量为基础,来衡量文明的技术进步程度。现如今,人类文明的发展仍处于零级文明的能源焦虑之中,煤石油天然气能量的全部总和已不满足21世纪的能源需求,核裂变的能量也终填补不了接下来几个世纪的空缺。目前看来,最有希望彻底解决这一问题的途径就是开发利用“核聚变能”。作为宇宙的“火种”,人们对这一终极能源的渴求一直没有停止。

    活动中,王加祥教授主要向大家介绍了人类目前对于核能应用的探索进程,报告分为以下四个方面的内容:0级文明能源焦虑、宇宙之“火”——核聚变、如何点燃宇宙之“火”和对核能应用前景的展望。王加祥教授从人类探索火星的进程入题,分享了火星探测器“毅力号”上为探测工作提供能源的核电池(多任务同位素温差电源 MMRTG)的工作机制。通过讲解核聚变的物理机制及致其发生的严苛条件,介绍了目前实现可控核聚变的两种方案:磁约束、惯性约束。并以托卡马克(Tokamak)为例,详细阐述了其理论依据以及技术原理、实现约束聚变的关键技术以及在我国的发展状况,为同学们展示了目前人类实现并应用核聚变的崎岖进程与重大突破。除却先进的科学知识,他也提到了目前氚核聚变的困境:氚需要增殖,在核反应中产生;氚核聚变不能直接发电;产生大量高能中子,环境破坏大。为此,王加祥教授的研究方向转向无污染的硼聚变,尽管此反应温度条件高了十倍,反应截面缩小三分之一,他仍满怀“三十年”的憧憬,展望核聚变的2050。

    报告以一句话作结:“地球是人类的摇篮,但是人类不能永远生活在摇篮里。”王加祥教授与有着强烈求知欲的二高学子进行了交流互动。在这一环节中,同学们积极参与,提出了“怎样将核聚变产生的能量转化为人类可直接利用的能源?”“能否避开热核反应发生的苛刻条件,使其能在常温下进行,从而获得更高效的能源?”“若人类彻底掌握核聚变相关技术,宇宙航行进程是否会得到重大推动?”“核聚变在造福人类的同时对环境造成了怎样的污染?如何克服?”等问题。王加祥教授耐心解答同学们的问题,并对我校学生别出心裁的提问以及探索科学知识的精神给予了充分肯定。


    习近平总书记在2020年9月11日召开的科学家座谈会上强调:“好奇心是人的天性,对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起,使他们更多了解科学知识,掌握科学方法,形成一大批具备科学家潜质的青少年群体”。本次活动,王加祥教授以身传教,分享科学故事、传播科学思想、弘扬科学精神,这必将激励着青少年热爱科学,引导更多青少年在未来的时间里投身科学研究,造福全人类。

     通讯员:高二(9)包芯语

    高二(11)曾佳瑶


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