【欧洲时报网】1月20日,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录,对人类加快实现聚变发电具有重要意义。
“人造太阳”创造“亿度千秒”世界纪录
光明网报道,1月20日,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置在安徽合肥获得重大成果,成功实现了上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。亿度千秒量级稳态高约束模的实现充分验证了聚变堆高约束模稳态运行的可行性,是聚变研究从基础科学研究迈向工程实践的重要一步,把聚变能源的研发进程往前推进了一大步,对聚变堆的建设和运行具有重大的意义。
EAST形如“巨罐”,汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一体,近百万个零部件协同工作,拥有专利近2000项。
太阳,普照万物,它的巨大能量来自内部的核聚变反应。而“人造太阳”是要在地球上实现可控的核聚变反应,追求“能源自由”。
高约束运行模式(高约束模)因其效率高、经济性强,是未来聚变实验堆和工程堆稳态运行的基本模式。但在实验装置上实现长脉冲稳态高约束模挑战大、难度高。
正在开展的第22轮物理实验中,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST大科学团队瞄准托卡马克稳态高性能等离子体前沿物理研究,解决了等离子体芯部与边界的物理集成、等离子体与壁相互作用、精密控制、实时诊断、主动冷却等系列前沿物理和工程技术问题,实现了超过1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。
“中国太阳”发展势头迅猛
综合新华社、《北京日报》报道,虽然起步较晚,但是近年来“中国太阳”发展势头迅猛,捷报频传。
EAST装置上有核心技术200多项、专利2000余项,汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一体。自2006年建成运行以来,等离子体运行次数超过15万次。
2021年5月,EAST创造了1.2亿℃维持101.2秒的记录,同年12月创造了7000万℃维持1056秒的记录;2023年4月12日,又实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。
目前全球在建最大核聚变实验装置,是位于法国南部的ITER。该项目当前有7个成员方、30余个参与国。中国是7个成员方之一,从2009年以来主持了超导导体、磁体等多项制造任务,目前在法国有100余人的团队,是项目建设的主要力量之一,也享有100%的技术成果使用权。ITER投用后,中国可控核聚变技术研发将进一步提速。
同时,中国也在发展新一代“人造太阳”。位于成都的“中国环流三号”2023年首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,标志着中国磁约束聚变装置运行水平迈入国际前列。
“新一代‘人造太阳’将进一步发展高功率加热和电流驱动、等离子体先进运行控制等核心技术,实现堆芯级等离子体运行,研究前沿聚变物理。为中国开展聚变燃烧实验,自主建造聚变堆奠定坚实基础。”中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律介绍道。
据悉,在EAST所在的合肥市,下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计,未来将瞄准建设世界首个聚变示范电站。许多国际权威人士预测,中国可控核聚变技术很可能会超越一些老牌科技强国,点燃全球商业聚变运用的“第一盏灯”。
人类未来有望借助核能飞出太阳系
中国央视新闻报道,核聚变能开拓的想象空间,远不止“发电”这么简单。在世界多部科幻小说、科幻电影中,核聚变飞船频频出现,成为宇宙航行的利器。
在现实中,科学家们告诉记者,核聚变飞船并非空想,人类未来确实有可能利用核能这种高效能源飞出太阳系,成为真正的太空文明。
为了聚变能源的梦想,全球科学家们已经努力了70余年。但目前,全球核聚变实验装置离真正实现发电还有一定距离,主要面临的挑战包括必须能达到上亿度高温、长时间稳态运行并且具有可控性等。这也正是EAST不断加速奔赴的方向。
“一个聚变装置要达到千秒量级的稳定可靠,确保实现等离子体的长脉冲稳态运行,未来的聚变电站源源不断发电才有可能。”中国科学院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说。
他说,实现“1亿度1千秒高约束模”将聚变能源的研发进程往前推进了一大步。
2006年,中国正式成为全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)的参与方,在这个被视为全球各国共同“种太阳”的国际大科学工程计划中,等离子体所是中方任务的主要承担单位之一。
2024年年初,ITER实验运行部门负责人等百余名中外科学家曾在EAST开展联合物理实验,为ITER的未来运行“打样”,提前演示并攻克相关技术难题。
“希望通过EAST扩大国际合作,早日实现核聚变能源为人类所用。”宋云涛说。
(编辑:利索)
