全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。新華社發(fā)
第122254次實(shí)驗(yàn)！4月12日21時(shí)，中國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，對(duì)探索未來的聚變堆前沿物理問題，提升核聚變能源經(jīng)濟(jì)性、可行性，加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。
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這次突破意義在于“高約束模式”
“一團(tuán)耀眼的白光從山脈盡頭升起……”在科幻小說《三體》中，太空飛船核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的光芒如同太陽。利用核聚變等技術(shù)，人類走出地球家園，成為真正的太空文明。
萬物生長靠太陽。太陽之所以能發(fā)光發(fā)熱，是因?yàn)閮?nèi)部的核聚變反應(yīng)。核聚變能源的原材料在地球上極其豐富，且排放無污染，如果能造一個(gè)“太陽”來發(fā)電，人類有望實(shí)現(xiàn)能源自由。
但要造出能實(shí)用的“人造太陽”，需要上億攝氏度的等離子體、超過千秒的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和1兆安的等離子體電流，挑戰(zhàn)極大。為此，全球科學(xué)家們已努力70多年。
形如“巨爐”，一腔“熱火”胸中涌。EAST作為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，擁有類似太陽的核聚變反應(yīng)機(jī)制。
4月12日晚，經(jīng)過十幾年聚力攻關(guān)，EAST成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，刷新2017年的101秒世界紀(jì)錄，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場一片歡騰。
“Shot：122254。”EAST控制大廳屏幕上的數(shù)字顯示，這是歷經(jīng)十二萬多次實(shí)驗(yàn)取得的成功。
“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤說，高約束模式下粒子的溫度、密度都大幅度提升，“這為提升未來聚變電站的發(fā)電效率，降低成本奠定了堅(jiān)實(shí)物理基礎(chǔ)。”
EAST裝置有核心技術(shù)200多項(xiàng)
據(jù)悉，EAST裝置上有核心技術(shù)200多項(xiàng)、專利2000余項(xiàng)，匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強(qiáng)磁場”“超大電流”等尖端技術(shù)于一爐，共有上百萬個(gè)零部件協(xié)同工作。這次成功突破，離不開等離子體控制、加熱、壁處理、先進(jìn)診斷等技術(shù)提升和內(nèi)真空室改善。
EAST裝置的重大創(chuàng)新成果，不僅為國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER等項(xiàng)目的運(yùn)行提供了重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也為我國自主建設(shè)運(yùn)行聚變堆提供了有力的支持。聚變堆是未來清潔能源的重要組成部分，通過高溫等離子體核聚變反應(yīng)獲得能量，不僅無污染且能量密度極大。而中國自主研發(fā)的“中國超導(dǎo)托卡馬克裝置”也將在未來完成第一階段測試，此次EAST裝置的成果為其提供了有力的技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)借鑒。
該成果的取得，不僅突顯了中國在熱核聚變領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和研發(fā)能力，也為全球能源領(lǐng)域的發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。未來，EAST裝置將繼續(xù)加強(qiáng)研究和開發(fā)，為全球清潔能源的發(fā)展添磚加瓦，為人類持續(xù)發(fā)展提供更可靠、更清潔的能源選擇。
為什么要研究“人造太陽”？
目前，地球上使用的能源有80%來自煤炭、石油和天然氣這類化石能源。但是化石能源是不可再生的，它在可預(yù)見的將來將會(huì)消耗殆盡，人類必須盡快找到更加持續(xù)、穩(wěn)定和清潔的新能源。
如果可以建造“人造太陽”一類裝置，實(shí)現(xiàn)像太陽一樣的連續(xù)核聚變反應(yīng)，我們便可以得到持續(xù)的能量產(chǎn)出，人類的能源困局和環(huán)境危機(jī)便會(huì)迎刃而解，因?yàn)椤叭嗽焯枴本哂腥髢?yōu)勢。
首先，原料儲(chǔ)量巨大。相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)且期望被率先實(shí)現(xiàn)的是氘-氚聚變反應(yīng)。其中氘原料存在于海水中，地球上海洋面積遼闊，其中蘊(yùn)藏了約45萬億噸的氘原料。一瓶礦泉水中的海水可提取約0.015克的氘，后者產(chǎn)生的聚變能相當(dāng)于150升汽油，能讓一輛汽車從北京跑到廣州。
其次，氘-氚聚變反應(yīng)的最終產(chǎn)物是氦和攜帶大量能量的中子，不會(huì)造成任何污染，對(duì)環(huán)境是友好的。
最后，核聚變反應(yīng)具有本征安全特性，在極端失控條件下，它會(huì)在短時(shí)間內(nèi)自行終止反應(yīng)，安全可靠。綜合新華社電
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