我国"人造太阳"创世界纪录,终极能源越来越触手可及
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发布时间：2022-05-20 08:35
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时间：2023-10-14 12:58
月初，我国的超导托卡马克实验装置（EAST）在全球首次实现了 101.2 秒的稳态高约束运行模式，创造了新的世界纪录。
这一重要突破，标志着我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面，将继续引领国际前沿，对国际热核聚变实验堆（ITER）和未来中国聚变工程实验堆（CFETR）建设和运行具有重大的科学意义。
如果对“大型非圆截面全超导托卡马克装置”可能不熟悉的话，但提起“人造太阳”，耳熟能详者不在少数。
EAST 就是我们所理解的小太阳，它是中国科学院等离子体物理研究所在的合肥市建设的世界第一个全超导磁体托卡马克核聚变反应试验性装置，属于我国“九五”重大科学工程。
2006 年 9 月 28 日，该装置首次成功放电。2007 年 2 月的实验中，EAST 产生了持续了近 3 秒的 200 千安培的等离子放电。
EAST 同时也是国际热核聚变实验堆（ITER：International Thermonuclear Experimental Reactor）计划的联盟成员，也是其测试平台。该联盟倡议于 1985 年，并于 1988 年开始实验堆的研究设计工作。
经过十三年努力，耗资十五亿美元，在集成世界聚变研究主要成果基础上，ITER 工程设计于 2001 年完成，我国于 2003 年 1 月决定正式参加 ITER 计划谈判。
ITER 由中、美、韩、日、印、欧盟、俄七方实体资助运行
长久以来，人类渴望在地球上实现太阳内部核聚变的模拟，期望能够把惊人的能量稳定地输送给电站，托卡马克是人们未来得以实现“完美能源”这一畅想的化身。
不过怎么才能实现“人造太阳”呢？科学家想了一个办法，就是把一团上亿摄氏度的等离子体火球，用磁场把它悬浮起来，跟周边的任何容器材料不接触，这个时候就可以对它加热、控制，进而实现“人造太阳”。
因为托卡马克产生磁场线圈是用常规的铜线做的，消耗了大量的能量，采用超导技术就比较容易得到聚变能量。在托卡马克的基础上，中科院等离子体所科研人员仅用 10 年时间，就自主设计和建造出世界上首个全超导托卡马克装置 EAST 。
虽然已经达到了世界纪录的 101.2 秒运行，但其终极目标是 1 亿摄氏度，1000 秒。这两个数字是横亘在中科院等离子体研究所核物理科学家和全球科学界面前的两座难以跨越的山峰。
要让核聚变为人类所利用，就意味着要把氘、氚的等离子体瞬间加热到 1 亿摄氏度，并至少持续 1000 秒，才能形成持续反应，而这正是“东方超环” EAST 的使命。
ITER
与 ITER 相比，EAST 只有其 1/4 大小，然而 EAST 的成功经验已经支撑了 ITER 的建设，同时，中国在 ITER 七方采购包进度中已成为第一位。
热核聚变在过去 50 年中发展非常之快，世界上第一个真正意义上的“人造太阳”，就是国际热核聚变实验堆 ITER，要在 20 年左右能够在大规模的、几十万千瓦的基础上运行较长的时间，就需要验证聚变的工程可行性，而东方超环正是为此进行验证实验其可行性。
利用磁场对等离子进行约束的托卡马克装置
与此同时，我国下一代核聚变装置——中国聚变工程试验堆（CFETR）已于 2011 年开始进行设计研究。在过去的几年里，项目集中了我国磁约束聚变研究的骨干力量，形成目标明确的国家队。
同时，该项目推动了广泛国际合作，世界聚变研究发达国家美国、德国、法国、意大利等已经全面参与 CFETR 的设计，俄罗斯同行也表示未来更加深入参与 CFETR 计划。
