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4月12日21時(shí),中國(guó)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)獲重大成果,成功實(shí)現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模式等離子體運(yùn)行,創(chuàng)造了托卡馬克裝置高約束模式運(yùn)行新的世界紀(jì)錄,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。
(相關(guān)資料圖)
“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,走向廣袤宇宙。
萬物生長(zhǎng)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(guó)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,在中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所EAST大科學(xué)團(tuán)隊(duì)多年來的聚力攻關(guān)下,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(chǎng)一片歡騰。
“Shot:122254?!盓AST控制大廳屏幕上的數(shù)字顯示,這是歷經(jīng)12萬多次實(shí)驗(yàn)取得的成功。
據(jù)介紹,團(tuán)隊(duì)解決了長(zhǎng)時(shí)間尺度下的等離子體位形約束、高功率射頻波加熱與電流驅(qū)動(dòng)、等離子體與壁相互作用、關(guān)鍵分布參數(shù)的實(shí)時(shí)診斷等系列前沿物理和技術(shù)集成問題。
“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’?!敝锌圃汉戏饰镔|(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、等離子體物理研究所所長(zhǎng)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)?!?/p>
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(chǎng)”“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。
近年來,EAST裝置性能不斷提升,裝置運(yùn)行區(qū)間不斷擴(kuò)展,取得了多項(xiàng)國(guó)際托卡馬克運(yùn)行的重大標(biāo)志性成果。EAST裝置取得的系列重大創(chuàng)新成果,為國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)運(yùn)行和我國(guó)自主建設(shè)運(yùn)行聚變堆提供了重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
目前,下一代“人造太陽”中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆已完成工程設(shè)計(jì),未來將瞄準(zhǔn)建設(shè)世界首個(gè)聚變示范堆。(記者 徐靖 徐海濤 戴威)
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