升起一輪“人造太陽”
來源:解放軍報 發布日期:2019-06-28
近日,被稱為“中國人造太陽”的中國環流器2號A(HL-2A)核聚變實驗裝置,首次大規模對外開放。這引起媒體和公眾的廣泛關注,一些科幻和科普作家紛紛組團前來近距離參觀。
近幾年來,我國大科學裝置——“中國人造太陽”,一直在腳踏實地、一步一個腳印地穩步向前推進。去年11月,中國科學院等離子體物理研究所披露,“中國人造太陽”的加熱功率已超過10兆瓦,等離子體儲能上升至300千焦,其中心電子溫度首次達到了1億攝氏度、運行時間近10秒鐘。
這表明,中國核聚變研究又取得重大突破,實驗參數日益接近聚變堆穩態運行模式所需要的相關物理條件,朝著未來聚變堆實驗的運行邁出了極為關鍵的一步。前不久,中國核工業集團有限公司又發布消息稱,“中國人造太陽”環流器2號M裝置將于今年建成,有望將電流從我國現有裝置的1兆安培提高到3兆安培,預示著中國的核聚變研究還將不斷獲得重要成果。
“人造太陽”是ITER計劃中建造的超導托卡馬克裝置的俗稱。ITER計劃的全稱為國際熱核聚變實驗堆計劃,是目前除國際空間站外,全球規模最大、影響最深遠的又一國際大科學合作工程項目。其主要目的,是通過能產生大規模核聚變反應的超導托卡馬克裝置,實驗并模擬太陽發光發熱的核聚變過程,探索核聚變技術商業化的可行性,最終為人類提供源源不斷的清潔能源。由此,超導托卡馬克裝置被形象地稱作“人造太陽”。
目前,合作承擔ITER計劃的一共有7個成員,分別是歐盟、中國、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度。他們于2006年正式簽署聯合實施協定,啟動歷時35年的ITER計劃。其中,建造階段10年,運行和開發利用階段20年,去活化階段5年。
在ITER計劃的總體框架下,中國在前期核聚變研究成果的基礎上,自行設計和研制了世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克裝置(EAST),簡稱為“東方超環”。它是一個磁約束核聚變實驗裝置,能實驗并模擬太陽的核聚變過程,是世界上第一個EAST。
EAST自從2007年3月通過國家驗收以來,近年來取得了一系列顯著的研究和實驗成果,不但在高性能、穩定態、長脈沖等離子體方面成績驕人,而且在超高溫、超大電流、超強磁場和超高真空等方面實現了多項極限跨越。比如,拿氘和氚等離子體中心電子溫度這一重要指標來說,EAST先是2016年達5000萬攝氏度,接著是2017年達8000萬攝氏度,而去年11月進行的那次實驗,又創造了1億攝氏度、運行時間近10秒的新世界紀錄,表明中國核聚變研究和實驗正在穩步向前推進,并始終走在國際競爭的最前列。
在中國科技人員的不斷努力下,用不了多久,EAST的實驗成果還會更上一層樓,即等離子體中心溫度在1億攝氏度時,至少能持續1000秒鐘。到那時,中國就可能實現持續的可控核聚變,全面掌握聚變實驗堆技術,為下一代核聚變裝置建設奠定堅實的技術基礎。
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