电子温度1亿度，中国人造太阳“内力惊人”

"等离子体中心的电子温度达到1亿摄氏度."一句简短的话让网民们兴奋不已。11月12日，中国科学院等离子体物理研究所宣布了2018年EAST核聚变装置实验的又一项突破。

核聚变就像氢弹爆炸或太阳内部的反应。温度太高，普通容器装不下。被赋予最大希望的核聚变实验计划被称为“托卡马克”——用超强磁场限制高温核燃料。EAST也被称为东方超导环，是世界上第一个由中国研制的非圆截面全超导托卡马克。它看起来像一个油炸圈饼。它使用超导体以最小的能量消耗获得最强的磁场。

近年来，EAST一直处于国际竞争的前沿，在高性能、稳态和长脉冲等离子体研究方面取得了突出的成就。例如，去年，EAST在稳定时间内创下了“101.2秒高约束模式等离子体运行”的世界纪录，这引起了激烈的公众舆论。

描述等离子体有许多参数，如稳态运行时间、密度、电子温度、离子温度等。，这非常重要。我们希望所有参数将同时得到改善。”中国科学院等离子体物理研究所所长万宝年告诉《科学日报》，“这次大家关心的‘1亿度’是电子温度。介质喜欢把它简化为‘等离子体温度是1亿度’，事实上它除了取决于电子温度外，还取决于离子温度。”

氘和氚的融合需要极高的温度(氢弹由原子弹点燃)。在高温下，物质会分散成较轻的电子和较重的核离子(这也是为什么它会受到磁场的限制)。万宝年说，电子和离子的温度是不同的，应该使用不同的技术分别加热和测量。

这次等离子体中心的电子温度达到了1亿摄氏度，主要是由于电子回旋加速器和低杂波共热技术。

“东方就像一个火炉。它的内部必须足够热。一个是提高加热效率，另一个是让热量慢慢散发出去。”万宝年说:“炉子越大，越容易提高堆芯温度。EAST相对较小，很难实现1亿度的电子温度。ITER(国际热核聚变反应堆)在未来会更容易以同样的方式达到2亿度。”

万宝年说:“实验在8月份完成，但当时没有立即公布，因为为了保证数据的准确性，所有的测量设备和大量的计算都需要重新检查。用一种方法测量的数据需要用另一种方法验证，各种方法的测量结果应通过物理计算保持一致。”

"当我得到实验结果时，我并不太兴奋，因为这是意料之中的事。"万宝年说:“这个实验是我们长期计划中的一个阶段性成果。我们更加重视等离子体综合指数的提高，这具有较高的科学价值，对未来聚变堆具有较大的参考意义。然而，由于它的专业性，人们并没有太多的关注。”

值得注意的是，在今年的实验中，EAST包含了创纪录的能量。通过优化各种加热和电流驱动技术的耦合，例如高参数条件下的稳态射频波和先进的等离子体控制技术，EAST实现了超过10兆瓦的加热功率，并将等离子体能量存储增加到300千焦。

相关研究成果于10月下旬在印度举行的第27届国际聚变能源大会上公布，并受到国际同行的高度赞扬。11月12日的消息在中国发布后被广泛传播。

EAST实验中“射频波加热、低动量注入、钨偏滤器”等技术的结合，将为目前正在设计的ITER和CFETR提供重要的实验依据和科学支持。