中国“人造太阳”再破世界纪录，离实现可控核聚变又近了
界面新闻实习记者 | 薛昱婷
据新华社报道，4月12日21时，正在运行的全球首个全超导托卡马克EAST装置，实现了高功率温度下稳态长脉冲高约束模式等离子体运行403秒，创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录。此前的101秒世界纪录，也由EAST于2017年创造。
EAST装置利用强磁场，把上亿摄氏度的等离子体长时间控制在真空容器里，并使核聚变反应稳定持续地进行。由于反应原理类似太阳内部的核聚变反应，因此被成为“人造太阳”。
核聚变能源的原材料资源丰富，且无污染排放，因此可控核聚变被一直认为是人类解决能源问题的重要出路，视为人类“终极能源”。
目前全球正在研究的可控核聚变技术路线，主要包括磁约束和激光惯性约束。实现核聚变发电的两大难点是实现上亿度点火和稳定长时间约束控制。
磁约束需要利用装置，用磁场来约束聚变物质，目前研究的装置包括托卡马克、仿星器、反向场箍缩及磁镜等。
EAST装置是中国新一代可控核聚变研究装置，也是全球首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置，为国际上最重要的核聚变研究实验平台之一。
该装置由中科院合肥物质科学研究院自主研制，并于2006年9月28日首轮物理放电实验取得成功。与国际同类实验装置相比，它在当时获得四项世界“第一”，即使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快。
针对本次的403秒重大突破，中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛表示，主要意义在于实现了“高约束模式”。该模式下，粒子的温度、密度都大幅度提升，将为未来聚变电站的提效降本奠定坚实物理基础。
托卡马克装置运行模式可分为高约束模式和低约束模式，未来的聚变堆将运行在先进的高约束模式下。
今年1月，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST大科学团队表示，近期发现并证明了一种新的稳态高能量约束模式，保证长时间尺度上高能量约束等离子体运行。
实现可控核聚变反应，要求在人工控制条件下等离子体的离子温度、密度与能量约束时间三者的乘积够大，核聚变反应释放出的能量才能实现核聚变反应堆的运转和能量输出，实现反应的循环进行。
2016年2月，EAST已实现电子温度5000万度下，持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，这是当时国际托卡马克实验装置在此条件下持续时间最长的等离子体放电。
2018年11月，EAST实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破；2021年5月，实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行；2022年实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，此为低约束模式下的运行。
EAST装置此次实现的最新突破，也为中国自主建设运行核聚变堆，以及国际热核聚变实验堆（ITER）运行提供了重要的实验基础。
ITER是目前全球规模最大的核聚变项目，也是影响最深远的国际大科学工程，联合中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同参与建造。
中国于2006年正式签约加入该计划。2008年，中国全面开展ITER计划工作，承担了其中约10%的研发制造任务。
除了中国科学院合肥物质科学研究院外，中核集团也在研制“人造太阳”。
去年10月20日，中核集团发布消息称，中国新一代“人造太阳”（HL-2M）等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着中国核聚变研发距离聚变点火迈进了重要一步。
责任编辑：刘光博