向终极能源不断迈进中国“人造太阳”核聚变实验装置再获重大突破

从年代至今科学家们一直梦想着将核聚变所产生的巨大能量转化为清洁取之不尽的能源来源人类距离这样的理想能源究竟还有多远科学家们的实验结果表明难题正不断被突破

向终极能源不断迈进中国“人造太阳”核聚变实验装置再获重大突破

月日据新华社报道中国科学院合肥物质科学研究院下称合肥物质研究院对外宣布该所承担的国家大科学工程人造太阳实验装置EAST近日在第轮物理实验中再获重大突破获得了超过秒的稳态高约束模等离子体放电

EAST也因此成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置

EAST装置

EAST是中国自行设计研制的世界上第一个全超导托卡马克装置由实验Experimental先进Advanced超导Superconducting托卡马克Tokamak四个单词首字母拼写而成同时也代表了东方的含意

目前人类开发核能的途径主要有两条重元素的裂变和轻元素的聚变利用核裂变原理人类已建造了几百个核电站但对核聚变的利用却因为核聚变具有很强的不可控制性落后很多

人类对聚变反应的控制主要是依靠一种环形容器通过约束电磁波驱动创造氘氚实现聚变的环境和超高温实现受控核聚变这种装置被称为托卡马克名字来源于其的关键词环形toroidal真空室kamera磁magnet线圈kotushka二十世纪末科学家们又将新兴的超导技术用于托卡马克装置产生了超导托卡马克装置

因为仿造的原理是太阳内部的热核聚变反应业内将这种装置称为人造太阳

年月在欧洲联合环型核裂变装置上成功地进行了首次氘氚受控核聚变试验温度达到亿度但反应时持续时间却只有秒发出了兆瓦电力的聚变能量

EAST原名为HT超导托卡马克装置于年正式提出年高米直径米重达吨的EAST核聚变实验装置成功完成首次工程调试并于年月通过国家验收之后实现多次放电

国际上核聚变实验装置大多仍为常规非超导托卡马克且等离子体放电持续时间基本都在秒以下只有欧盟和日本科学家曾获得最长为秒的高参数偏滤器等离子体

国际磁约束聚变资深专家日本那珂核融合研究所先进等离子体物理研究部主任镰田裕对新华社表示EAST装置此次获得了超过秒的稳态高约束模等离子体放电对未来国际热核实验反应堆ITER计划具重要意义

目前国际上正在进行一项名为国际热核聚变实验堆ITER计划的项目这相当于EAST装置的放大工程建造一个更大规模的人造太阳

这一工程涉及包括欧盟中国美国日本俄罗斯等国在内的七方中国于年加入ITER计划并将承担ITER装置中个采购包制造任务的个接近总任务量的

在纯射频波加热钨偏滤器等条件下实现稳态高约束模等离子体放电是ITER的基本运行模式之一

年EAST物理实验曾创造秒高约束模世界纪录近年来EAST相继完成了辅助加热钨偏滤器等离子体物理诊断等系统的升级改造克服了加热与电流驱动分布参数测量等关键技术难题深入研究和基本解决了射频波耦合高约束等离子体稳定性控制低动量条件下加热和电流驱动下输运等一系列物理问题为实现长脉冲稳态高约束模等离子体奠定了坚实的基础

今年月日EAST还成功实现了电子温度超过万度持续时间达秒的超高温长脉冲等离子体放电此次EAST团队实验获得的超过秒的稳态高约束模等离子体放电不仅在等离子体参数约束性能和维持时间长度上全面大幅度超过年结果而且实现了完全的非感应电流驱动即稳态

ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构EAST是目前世界上唯一具备这两大特色的且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克其稳态运行模式将为ITER和未来核聚变反应堆提供重要参考

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