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升起一轮“人造太阳”

        发布时间:2019-06-29 10:47        编辑:北极电力网
近日,被称为“中国人造太阳”的中国环流器2号A(HL-2A)核聚变实验装置,首次大规模对外开放。这引起媒体和公众的广泛关注,一些科幻和科普作家纷纷组团前来近距离参观。

  近几年来,我国大科学装置——“中国人造太阳”,一直在脚踏实地、一步一个脚印地稳步向前推进。去年11月,中国科学院等离子体物理研究所披露,“中国人造太阳”的加热功率已超过10兆瓦,等离子体储能上升至300千焦,其中心电子温度首次达到了1亿摄氏度、运行时间近10秒钟。

  这表明,中国核聚变研究又取得重大突破,实验参数日益接近聚变堆稳态运行模式所需要的相关物理条件,朝着未来聚变堆实验的运行迈出了极为关键的一步。前不久,中国核工业集团有限公司又发布消息称,“中国人造太阳”环流器2号M装置将于今年建成,有望将电流从我国现有装置的1兆安培提高到3兆安培,预示着中国的核聚变研究还将不断获得重要成果。

  “人造太阳”是ITER计划中建造的超导托卡马克装置的俗称。ITER计划的全称为国际热核聚变实验堆计划,是目前除国际空间站外,全球规模最大、影响最深远的又一国际大科学合作工程项目。其主要目的,是通过能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克装置,实验并模拟太阳发光发热的核聚变过程,探索核聚变技术商业化的可行性,最终为人类提供源源不断的清洁能源。由此,超导托卡马克装置被形象地称作“人造太阳”。

  目前,合作承担ITER计划的一共有7个成员,分别是欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度。他们于2006年正式签署联合实施协定,启动历时35年的ITER计划。其中,建造阶段10年,运行和开发利用阶段20年,去活化阶段5年。

  在ITER计划的总体框架下,中国在前期核聚变研究成果的基础上,自行设计和研制了世界上第一个非圆截面全超导托卡马克装置(EAST),简称为“东方超环”。它是一个磁约束核聚变实验装置,能实验并模拟太阳的核聚变过程,是世界上第一个EAST。

  EAST自从2007年3月通过国家验收以来,近年来取得了一系列显著的研究和实验成果,不但在高性能、稳定态、长脉冲等离子体方面成绩骄人,而且在超高温、超大电流、超强磁场和超高真空等方面实现了多项极限跨越。比如,拿氘和氚等离子体中心电子温度这一重要指标来说,EAST先是2016年达5000万摄氏度,接着是2017年达8000万摄氏度,而去年11月进行的那次实验,又创造了1亿摄氏度、运行时间近10秒的新世界纪录,表明中国核聚变研究和实验正在稳步向前推进,并始终走在国际竞争的最前列。

  在中国科技人员的不断努力下,用不了多久,EAST的实验成果还会更上一层楼,即等离子体中心温度在1亿摄氏度时,至少能持续1000秒钟。到那时,中国就可能实现持续的可控核聚变,全面掌握聚变实验堆技术,为下一代核聚变装置建设奠定坚实的技术基础。

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