「人造太阳」EAST装置 实现摄氏1亿度等离子体运行
▲EAST装置实现摄氏1亿度等离子体运行。(图/翻摄自新华网,下同)
有中国「人造太阳」之称的全超导托卡马克核融合实验装置(EAST)研究取得新进展,近期实现摄氏1亿度等离子体运行等多项重大突破,获得的参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,为人类开发利用核聚变清洁能源奠定技术基础。
EAST是中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主研制的磁约束核聚变实验装置,这是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克(Tokamak),属于国家「九五」重大科学工程,也是中国第四代核聚变实验装置,实验目标是让海水中大量存在的氘和氚在高温条件下,能像太阳一样发生核聚变,并为人类提供源源不断的清洁能源,因此又被称为「人造太阳」。
EAST装置瞄准聚变能未来商用目标等科学问题,近年来在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得多项原创性成果。继去年创造101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后,今年的EAST实验重点展开高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。
通过优化稳态射频波等多种加热技术在高参数条件下的耦合与电流驱动、等离子体先进控制等,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦;在电子回旋与低杂波协同加热下,等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度,有效拓展了适应于聚变堆高性能等离子体稳态高约束模式的运行区间,实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式,获得的参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,也为中国聚变工程实验堆(CFETR)工程和物理设计提供科学依据。
EAST装置是「国际热核融合实验反应炉」(ITER)的俗称,这是全球规模最大的国际科研合作项目之一,建造大约费时10年、斥资50亿美元。中国是在2006年11月首次以平等伙伴身份参与上述国际合作项目。EAST装置将使中国的核融合研究走向国际先进水平,为全球提供未来核融合反应炉的工程技术核物理基础,并为人类能在21世纪后半叶实际使用聚变能做出贡献。