我國(guó)“人造太陽(yáng)”的新消息來(lái)了！這一次創(chuàng)紀(jì)錄的是百萬(wàn)安培電流下的高約束運(yùn)行模式。
據(jù)央視報(bào)道，8月25日下午，位于我國(guó)四川綿陽(yáng)的新一代人造太陽(yáng)“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展，其在試運(yùn)行中首次實(shí)現(xiàn)了100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，又一次刷新了我國(guó)磁約束聚變裝置的運(yùn)行紀(jì)錄。
可控核聚變技術(shù)中的超大電流高約束運(yùn)行的操作十分不易，在技術(shù)上，中國(guó)環(huán)流三號(hào)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)突破了核聚變條件下等離子體大電流高約束模式運(yùn)行控制、高功率加熱系統(tǒng)注入耦合、先進(jìn)偏濾器位形控制等可控核聚變研究上的技術(shù)難題。
“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”是我國(guó)自主研制的超導(dǎo)托卡馬克裝置，由中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和研發(fā)，它采用了先進(jìn)的偏濾器位形控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更靈活和更優(yōu)化的等離子體運(yùn)行模式，具有高功率加熱和電流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以對(duì)等離子體進(jìn)行有效的加熱和控制，是我國(guó)探索可控核聚變的新型大科學(xué)裝置，被稱為繼“東方超環(huán)”之后新一代的“人造太陽(yáng)”。
“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”所使用的高約束模式（H模）是一種國(guó)際上廣泛更好的的先進(jìn)運(yùn)行模式，目前正在法國(guó)建造的“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”就是使用的這種運(yùn)行模式，其特點(diǎn)是能夠有效提升等離子體整體約束性能，提升未來(lái)聚變堆的經(jīng)濟(jì)性，而且等離子體綜合參數(shù)也可以更高。
如今“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，其實(shí)也意味著我國(guó)已經(jīng)掌握了這一先進(jìn)運(yùn)行模式的關(guān)鍵技術(shù)，也標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
“100萬(wàn)安培”就是1兆安，可能很多朋友都對(duì)于1兆安電流有多強(qiáng)沒啥概念，其實(shí)這是一個(gè)非常夸張的數(shù)據(jù)，大部分智能手機(jī)充電電流都在0.5~2安之間， 快充也只在4~8安之間，家庭中100瓦的白熾燈的電流一般是0.45安，家用電器中通常空調(diào)所用電流最大，多在3~16安之間。
拿家用電器的電流量和100萬(wàn)安培的龐大電流比較似有不妥，我們不妨拿三峽水電站來(lái)比一比，三峽水電站有裝機(jī)容量70萬(wàn)千瓦的水力發(fā)電機(jī)組共32臺(tái)，發(fā)電時(shí)每臺(tái)的輸出電流為22453安，32臺(tái)機(jī)組輸出電流相加為71.85萬(wàn)安，也就是說(shuō)三峽水電站輸出電流只相當(dāng)于環(huán)流三號(hào)百萬(wàn)安培約束電流的71.85%，或者說(shuō)后者的高約束模式下百萬(wàn)安培電流運(yùn)行是整個(gè)三峽水電站生成電流的1.5倍多，多出了大約53%。
那么如果用導(dǎo)線來(lái)輸送100萬(wàn)安培的電流，需要多少金屬電線呢？直徑一厘米的銅質(zhì)導(dǎo)線載流量大約是300安，那么一兆安就需要333根了。
等離子體電流強(qiáng)度是“托卡馬克可控”核聚變裝置的核心參數(shù)，而這種類型的核聚變堆又必須要在1兆安培電流基礎(chǔ)上穩(wěn)定運(yùn)行。如今“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”等離子體電流突破1兆安培意義重大，標(biāo)志著我們距離實(shí)現(xiàn)可控核聚變點(diǎn)火又近了一步，并且還可在此基礎(chǔ)上常規(guī)開展前沿科學(xué)研究。
中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所副所長(zhǎng)鐘武律進(jìn)一步介紹稱，“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”采用的是先進(jìn)的“托卡馬克”結(jié)構(gòu)與控制方式，高約束運(yùn)行模式下等離子體電流強(qiáng)度可達(dá)到250萬(wàn)安培以上，等離子體的離子溫度可達(dá)到1.5億攝氏度，其規(guī)模和參數(shù)能力均超過(guò)以往，能實(shí)現(xiàn)高密度、高比壓、高自舉電流運(yùn)行。
可見本次100萬(wàn)安培的約束電流也只是實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)能力的2/5，下一步或?qū)?shí)現(xiàn)更大電流，更高溫度，更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。
這也說(shuō)明這種裝置還將不斷創(chuàng)造各種新的紀(jì)錄，助力我們一步步向著實(shí)現(xiàn)可控核聚變的目標(biāo)前進(jìn)，或許可控核聚變的實(shí)現(xiàn)真的已經(jīng)不太遠(yuǎn)了。
消息來(lái)源：《央視新聞》客戶端8月26日?qǐng)?bào)道《新一代“人造太陽(yáng)”！重大進(jìn)展！》
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