中國“人造太陽”再創(chuàng)世界紀(jì)錄

2021-05-30 11:15:53 評論： 字體大小 T T T 5月28日凌晨，人造太陽中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST（東方超環(huán)）控制大廳里傳來捷報，中國再創(chuàng)正在開展的世界第16輪EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億度101秒等離子體運(yùn)行和1.6億度20秒等離子體運(yùn)行，再次創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的紀(jì)錄世界紀(jì)錄。

中國“人造太陽”再創(chuàng)世界紀(jì)錄

升級改造后的中國再創(chuàng)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST） 資料圖片

本報合肥5月28日電（記者常河、丁一鳴） 5月28日凌晨，世界中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST（東方超環(huán)）控制大廳里傳來捷報，紀(jì)錄正在開展的人造太陽第16輪EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億度101秒等離子體運(yùn)行和1.6億度20秒等離子體運(yùn)行，再次創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的中國再創(chuàng)世界紀(jì)錄。

資料圖：東方超環(huán)

EAST又被稱為“人造太陽”，紀(jì)錄是人造太陽由國家發(fā)改委批準(zhǔn)立項的“九五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。去年6月，中國再創(chuàng)中科院合肥研究院等離子體所啟動EAST裝置的世界升級改造工作，歷時一年的升級改造全面提升了該裝置性能，并在物理實(shí)驗(yàn)中攻克了穩(wěn)態(tài)高功率加熱、完全非感應(yīng)的高電流驅(qū)動、高精度等離子體實(shí)時控制、高熱負(fù)荷等離子體與壁材料相互作用等系列技術(shù)難題。1.2億度101秒等離子體運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)，將去年EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的1億度20秒的世界紀(jì)錄提高了5倍，表明EAST裝置綜合研究能力獲得重大突破，標(biāo)志著我國在穩(wěn)態(tài)高參數(shù)磁約束聚變研究領(lǐng)域引領(lǐng)國際前沿。

上億度高溫等離子體條件下連續(xù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是未來聚變發(fā)電的必要條件。目前，EAST裝置是國際上唯一具備與ITER類似加熱方式和偏濾器結(jié)構(gòu)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，是唯一能在百秒量級條件下全面演示和驗(yàn)證國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER未來400秒科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)裝置。EAST裝置上的系列創(chuàng)新研究成果和技術(shù)積累，也為我國自主建造聚變工程實(shí)驗(yàn)堆提供了堅實(shí)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。

核聚變能具有資源豐富、無碳排放和清潔安全等突出優(yōu)點(diǎn)，是人類未來理想的清潔能源之一，可為實(shí)現(xiàn)碳中和作出重要貢獻(xiàn)。實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的兩大難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)上億度點(diǎn)火和等離子體穩(wěn)定長時間約束控制，同時實(shí)現(xiàn)上億度等離子體長時間維持尤為困難，這需要將上億度等離子體與零下269攝氏度超導(dǎo)磁體、高熱負(fù)荷等離子體、壁材料相互作用，在動態(tài)精密控制等多項極端條件下高度集成和有機(jī)結(jié)合，難度和挑戰(zhàn)非常大，此前國際上超過1億度的等離子體運(yùn)行最長持續(xù)時間為20秒。

本次物理實(shí)驗(yàn)成果是對EAST裝置首次在國際上采用全金屬主動水冷第一壁、高性能鎢偏濾器、穩(wěn)態(tài)高功率波加熱、等離子體位形精密控制等一系列未來聚變堆必須采用的關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證。這些關(guān)鍵技術(shù)是我國聚變科學(xué)家和工程師近年來在國家的大力支持下，自主發(fā)展掌握的聚變工程核心技術(shù)。