跨越百秒量級!中國"人造太陽"裝置重大突破

 據(jù)央視網(wǎng)7月4日報(bào)道，中國科學(xué)院等離子體物理研究所今天宣布，我國的超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)(EAST)在全球首次實(shí)現(xiàn)了上百秒的穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行模式，為人類開發(fā)利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

東方超環(huán) 央視新聞截圖

這個(gè)高11米、直徑8米、重達(dá)400噸的大科學(xué)裝置就是我國第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)(EAST)，它的科學(xué)目標(biāo)是讓海水中大量存在的氘和氚在高溫條件下，像太陽一樣發(fā)生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源，所以也被稱為"人造太陽"。經(jīng)過多年研究，科研團(tuán)隊(duì)成功攻克了一批國際共性難題，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了5000萬度等離子體持續(xù)放電101.2秒的高約束運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了從60秒到百秒量級的跨越。

穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行模式是國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃的基本運(yùn)行模式，也是未來反應(yīng)堆需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。作為國際重要的長脈沖核聚變實(shí)驗(yàn)平臺，EAST超導(dǎo)托卡馬克高約束放電時(shí)間實(shí)現(xiàn)百秒量級的突破，將為我國下一代核聚變裝置的建設(shè)和國際核聚變清潔能源的開發(fā)利用奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

ITER計(jì)劃由美、法等國在20世紀(jì)80年代中期發(fā)起，旨在建立世界上第一個(gè)受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，為人類輸送巨大的清潔能量。這一過程與太陽產(chǎn)生能量的過程類似，因此受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)裝置也被俗稱為"人造太陽"。中國是這一計(jì)劃的參與國之一。

EAST是由中國科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)建造的世界首個(gè)全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，于2007年通過國家驗(yàn)收。它在近年來取得了一系列處于國際領(lǐng)先地位的實(shí)驗(yàn)成果，比如在去年11月，EAST就成為了世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到分鐘量級的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。

2013年04月21日，安徽省合肥市，技術(shù)人員在"中國首個(gè)超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置裝置內(nèi)工作 

 據(jù)了解，ITER將采用射頻波主導(dǎo)的低動量注入運(yùn)行模式以及主動水冷的鎢偏濾器結(jié)構(gòu)。EAST是目前世界上唯一具備這兩大特色的且具有長脈沖運(yùn)行能力的全超導(dǎo)托卡馬克，其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式將為ITER和未來核聚變反應(yīng)堆提供重要參考。

近年來，EAST相繼完成了輔助加熱、鎢偏濾器、等離子體物理診斷等系統(tǒng)的升級改造，克服了加熱與電流驅(qū)動、分布參數(shù)測量等關(guān)鍵技術(shù)難題，深入研究和基本解決了射頻波耦合、高約束等離子體穩(wěn)定性控制、等離子體與壁相互作用物理、低動量條件下加熱和電流驅(qū)動下輸運(yùn)、雜質(zhì)輸運(yùn)和控制等一系列穩(wěn)態(tài)運(yùn)行密切相關(guān)的物理問題，為實(shí)現(xiàn)長脈沖穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。