全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)。新華社發
第122254次實驗!4月12日21時,中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創造新的世界紀錄,成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒,對探索未來的聚變堆前沿物理問題,提升核聚變能源經濟性、可行性,加快實現聚變發電具有重要意義。
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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,太空飛船核聚變發動機發出的光芒如同太陽。利用核聚變等技術,人類走出地球家園,成為真正的太空文明。
萬物生長靠太陽。太陽之所以能發光發熱,是因為內部的核聚變反應。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“太陽”來發電,人類有望實現能源自由。
但要造出能實用的“人造太陽”,需要上億攝氏度的等離子體、超過千秒的連續運行時間和1兆安的等離子體電流,挑戰極大。為此,全球科學家們已努力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設施,擁有類似太陽的核聚變反應機制。
4月12日晚,經過十幾年聚力攻關,EAST成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒,刷新2017年的101秒世界紀錄,實驗現場一片歡騰。
“Shot:122254?!盓AST控制大廳屏幕上的數字顯示,這是歷經十二萬多次實驗取得的成功。
“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’?!敝锌圃汉戏饰镔|科學研究院副院長、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電效率,降低成本奠定了堅實物理基礎?!?/p>
EAST裝置有核心技術200多項
據悉,EAST裝置上有核心技術200多項、專利2000余項,匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強磁場”“超大電流”等尖端技術于一爐,共有上百萬個零部件協同工作。這次成功突破,離不開等離子體控制、加熱、壁處理、先進診斷等技術提升和內真空室改善。
EAST裝置的重大創新成果,不僅為國際熱核聚變實驗堆ITER等項目的運行提供了重要的實驗基礎,也為我國自主建設運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獲得能量,不僅無污染且能量密度極大。而中國自主研發的“中國超導托卡馬克裝置”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支持和經驗借鑒。
該成果的取得,不僅突顯了中國在熱核聚變領域的技術實力和研發能力,也為全球能源領域的發展注入源源不斷的動力。未來,EAST裝置將繼續加強研究和開發,為全球清潔能源的發展添磚加瓦,為人類持續發展提供更可靠、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,它在可預見的將來將會消耗殆盡,人類必須盡快找到更加持續、穩定和清潔的新能源。
如果可以建造“人造太陽”一類裝置,實現像太陽一樣的連續核聚變反應,我們便可以得到持續的能量產出,人類的能源困局和環境危機便會迎刃而解,因為“人造太陽”具有三大優勢。
首先,原料儲量巨大。相對容易實現且期望被率先實現的是氘-氚聚變反應。其中氘原料存在于海水中,地球上海洋面積遼闊,其中蘊藏了約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,后者產生的聚變能相當于150升汽油,能讓一輛汽車從北京跑到廣州。
其次,氘-氚聚變反應的最終產物是氦和攜帶大量能量的中子,不會造成任何污染,對環境是友好的。
最后,核聚變反應具有本征安全特性,在極端失控條件下,它會在短時間內自行終止反應,安全可靠。綜合新華社電
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