可控核聚變技術(shù)是被全人類寄予厚望的未來能源方式，它利用的是太陽(yáng)燃燒的原理來釋放熱量，因此這類的實(shí)驗(yàn)裝置常被稱作“人造太陽(yáng)”，我國(guó)中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所就有一座有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），2021年12月30日晚，這臺(tái)裝置又創(chuàng)造了一個(gè)世界之最——實(shí)現(xiàn)1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，而且是在7000萬(wàn)℃的高溫下。
之前我們常聽說某個(gè)國(guó)家的人造太陽(yáng)裝置創(chuàng)造了多少秒的運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)時(shí)間通常是幾秒或幾十秒，有的甚至不到1秒鐘，這次的合肥物理研究所的人造太陽(yáng)創(chuàng)造了1056秒的運(yùn)行時(shí)間，合17.6分鐘，是世界上首次人造太陽(yáng)裝置超過“千秒”時(shí)間，創(chuàng)造了世界托卡馬克裝置高溫等離子體運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間紀(jì)錄，有業(yè)界專家認(rèn)為這樣的時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)逼近可實(shí)用操作的最低要求。
超導(dǎo)托卡馬克裝置是一種利用磁約束和真空絕熱來實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，運(yùn)行原理就是在裝置的真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘或氚，再通過物理方法使其變成高密度和高溫條件下的等離子體，進(jìn)而發(fā)生聚變反應(yīng)，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的能量。超導(dǎo)托卡馬克已被科學(xué)界公認(rèn)為是探索、解決未來穩(wěn)態(tài)聚變反應(yīng)堆工程及物理問題的最有效的途徑。
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置從開始建造至今已有10年，其直徑約8米，重四百多噸，是全世界所有的已建成的中大型托卡馬克裝置。
2016年2月時(shí)，合肥這座全超導(dǎo)托卡馬克物理實(shí)驗(yàn)就實(shí)現(xiàn)了電子溫度達(dá)到5000萬(wàn)℃持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的等離子體放電；2018年11月12日，EAST又實(shí)現(xiàn)了1億℃等離子體放電；2021年5月28日，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了可重復(fù)的1.2億℃的高溫，并且持續(xù)了101秒，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了1.6億℃持續(xù)20秒的運(yùn)行，如今又實(shí)現(xiàn)了7000萬(wàn)℃高溫下1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，打破了自己保持的世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)在可控核聚變研究上處于世界領(lǐng)先水平。
合肥EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行總負(fù)責(zé)人龔先祖也表示：“此次把電子溫度近7000萬(wàn)攝氏度的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體維持1056秒，注入能量達(dá)到1.73吉焦，實(shí)驗(yàn)意義重大，千秒等離子體運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)已為未來建造穩(wěn)態(tài)的聚變工程堆奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。”
可控核聚變發(fā)電技術(shù)和如今正在使用的核能發(fā)電技術(shù)是不一樣的，如今的核電站使用的都是可控核裂變技術(shù)，離不開放射性較強(qiáng)的鈾、钚等重元素，一旦發(fā)生核泄漏，就會(huì)造成難以收拾的核污染狀況，因此世界上的不少核電大國(guó)限制了核能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)停了不少核電站。但可控核聚變技術(shù)就不存在這樣的情況，它并不存在重元素污染的情況，而且核聚變裝置關(guān)了之后高溫高壓環(huán)境立即消失，核反應(yīng)立即就會(huì)停止，所以十分安全。
合肥這座全超導(dǎo)托卡馬克裝置只是一個(gè)核聚變實(shí)驗(yàn)堆，我國(guó)下一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）目前已完成工程設(shè)計(jì)并開始建造，這是更大的一個(gè)核聚變反應(yīng)堆，據(jù)《金投網(wǎng)》2021年9月29日消息稱其聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施正在建設(shè)，計(jì)劃到2035年建成核聚變工程實(shí)驗(yàn)堆，開始實(shí)用化發(fā)電的大規(guī)模科學(xué)實(shí)驗(yàn)，到2050年時(shí)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功并建設(shè)大型聚變商業(yè)示范堆，初步掌握可控核聚變發(fā)電等方面的技術(shù)，屆時(shí)人類將可以不再為能源問題發(fā)愁了。
參考資料：
《環(huán)球網(wǎng)》2021年12月31日文章《1056秒！中國(guó)人造太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)間突破千秒》
《金投網(wǎng)》2021年9月29日文章《中國(guó)核聚變研究創(chuàng)世界紀(jì)錄，“人造太陽(yáng)”有望在10年內(nèi)提供電力》
聯(lián)系客服
