中国的“人造太阳”又创纪录了

中国科学院合肥材料科学研究所等离子体物理研究所日前宣布，中国全超导托卡马克核聚变实验装置(简称EAST超循环)首次在世界范围内实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用清洁核聚变能源奠定了重要的技术基础。

同时，这一里程碑式的突破表明，中国的磁约束聚变研究将继续在稳态运行的物理和工程方面领先于国际前沿，这对国际热核聚变试验堆(ITER)和未来的中国聚变工程试验堆的建设和运行具有重要的科学意义。

世界上第一个被称为人造太阳的全超导托卡马克核聚变实验装置。视觉中国信息

高约束放电时间超过100秒量级，为下一代核聚变装置的建造奠定了基础。

EAST是一个科学仪器，高11米，直径4米，重400吨。这是中国第四代核聚变实验装置。EAST的建设目标是开展受控核聚变前沿物理问题的探索性实验研究，为未来稳定、安全、高效的先进商用聚变堆提供物理和工程技术基础。因为核聚变的反应原理与太阳相似，所以也被称为人造太阳。

经过多年的研究，研究人员已经成功地克服了许多常见的国际问题。世界上首次实现了5000万度等离子体，具有101.2秒连续放电的高限制操作和60秒到100秒数量级的跨域。在此过程中，EAST先后完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造，基本解决了射频波耦合、高约束等离子体稳定性控制、等离子体-壁面相互作用物理、低动量条件下加热和电流驱动输运、杂质输运和控制等问题。，为这次实现长脉冲稳态高约束模式等离子体奠定了基础。

中国科学院等离子体研究所研究员、EAST超导托卡马克装置实验运行负责人龚祖祖说:“我们面临的主要挑战是粒子控制和散热。我们已经解决了这些问题，并将放电脉冲延长至100秒。这是一项新的世界纪录，也是EAST的一个新里程碑。”

稳态高约束运行模式是国际热核聚变实验堆计划的基本运行模式，也是未来反应堆需要解决的关键科学问题。作为国际上重要的长脉冲核聚变实验平台，EAST超导托卡马克在高约束放电时间上实现了100秒量级的突破，为我国下一代核聚变装置的建设和国际核聚变清洁能源的开发利用奠定了坚实的基础。

已创下多项世界纪录，稳态运行模式将为未来反应堆提供重要参考。

EAST实验成功地为托卡马克操作创造了多项世界记录:2012年实现了30秒的高约束等离子体放电；2016年，将获得60秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模式等离子体。EAST的成功建设和运行赢得了国内外专家的高度评价。“这是世界聚变项目的非凡成就，也是世界聚变能源发展的杰出成就和重要里程碑。”“自然”和“科学”分别评价:“中国创造了融合的历史”和“科学价值在这里得到了极大的体现”。

ITER目前是世界上最大和影响最深远的国际科学研究合作项目之一。其目标是在和平利用聚变能源的基础上探索科学和工程技术中聚变的可行性。据介绍，高禁闭模式是ITER的基本运行模式。为了实现偏滤器的稳定运行和有效散热，ITER将采用以射频波为主的低动量注入运行模式和主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是世界上唯一具有这两种特性和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和未来的反应堆提供重要参考。

“ITER计划是人类探索高效清洁能源未来的重要途径。实现稳定的长脉冲高约束等离子体运行是未来聚变堆亟待解决的关键科学问题。东方拥有类似ITER的先进技术。在接下来的五年里，EAST将成为唯一一个能够在100秒内进行长脉冲高约束聚变等离子体物理和工程技术研究的国际实验平台。ITER稳态运行的预演也是EAST的一项重要任务。”龚祖祖说。

如果它能在民用上得到控制，它将完全改写人类的能量图。

据龚祖智介绍，中国从上世纪末开始在中国科学院等离子体研究所的HT-7装置上进行长脉冲等离子体实验。EAST装置于2006年完成，真正向聚变能源技术的研究方向发展。第一次等离子体放电是在那年的9月26日。其主要目标是面向未来聚变堆稳定运行的关键科技问题。

自20世纪50年代以来，基于核裂变反应的核电站进入了世界能源领域。然而，这种核电厂存在诸如核废料处理、核辐射、从核燃料中提取铀以及材料提取困难等问题。相对而言，核聚变有着无可比拟的优势:它的原材料储备极其丰富，因为它的主要燃料是存在于海水中的氘和氚。从一升海水中提取的氘可以产生相当于300升汽油的聚变能。此外，聚变产物没有放射性。同时，由于聚变反应的高要求，一旦事故发生，聚变反应将终止，反应的等离子体约束被打破。因此，聚变燃料的储存和运输以及集气站的运行相对安全。因此，聚变研究对清洁能源的发展具有重要意义。此外，聚变研究带来的衍生物和伴随技术，如超导磁体技术、大功率电源技术、超高真空技术、超低温技术等。，将带动相关产业的发展，给人们的生活带来巨大的变化。如果核聚变能在民用上得到控制，它将完全改写人类的能量图。

“目前的核聚变研究，功率相对较低。将来，如果我们想实现聚变的可行性，我们需要验证在更好的加热功率条件下延长等离子体存在时间的科学可行性。这一挑战非常巨大，因为有一种称为劳森聚变产生标准的物理理论，这意味着如果要产生聚变，等离子体的温度必须达到上亿度，这是我们未来的科学研究目标。”公祖说。