突破性进展!中国新一代“人造太阳”运行刷新记录

编辑︰莫利

  中国新一代“人造太阳”——“中国环流器二号M装置”(HL-2M),近日取得突破性进展,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的新纪录,这也标志着中国核聚变研发迈出重要一步,技术水平位居国际前列。

新一代“人造太阳”突破1兆安放电

人造太阳模型
中国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置的模型,在展览上亮相。(图片来源:Getty)

  所谓“人造太阳”,并不是真的造一个太阳出来,而是利用太阳发光发热的原理,也就是“核聚变”的原理来获得能量。

  中国新一代“人造太阳”HL-2M,是中国目前规模最大、参数能力最高的磁约束核聚变实验研究装置。

人造太阳-HL-2M
“人造太阳”中国环流器二号M装置,是由中核集团核工业西南物理研究院自主设计建造。(图片来源:Getty)

  新一代“人造太阳”HL-2M,在2020年12月建成并实现了首次放电,表明中国掌握和拥有了大型托卡马克装置的设计、建造、运行经验和技术,为中国核聚变研究的发展提供广阔空间。

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  新一代“人造太阳”HL-2M的等离子体电流能力,近日运行突破1兆安,创造了中国可控核聚变装置运行新纪录,将来可以达到2.5兆安培以上。

  等离子体电流强度,是托卡马克核聚变装置(又称磁环机)的核心参数,等离子体电流达到1兆安,是实现聚变能源的必要条件,未来托卡马克聚变堆必须在兆安培电流下稳定运行。

人造太阳
这次的最新突破,也意味着新一代“人造太阳”将来可以在超过1兆安培的等离子体电流下常规运行,开展前沿科学研究。(网上图片)

  中核集团核聚变堆技术领域首席专家段旭如表示,国际上只有少数几个装置,能够实现兆安培高参数等离子体运行,在此条件下的一些新物理和技术问题,都有待研究和解决。

“人造太阳”:人类能源的终极方案?

  早在1950年代起,中国的可控核聚变研究就已经开始,几乎与国际上可控核聚变的研究同步。现时,不同国家都有自行研制的可控核聚变装置,在国际上还有由多国合作的项目。

  2006年,中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度,共同签署了国际热核聚变实验堆(ITER)项目启动协定。这个项目,也是目前全球规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一,同时也是中国以平等身份参加的最大国际科技合作项目。

人造太阳
新一代“人造太阳”HL-2M,将为中国深度参与ITER计划,以及未来自主设计、建造聚变堆,提供重要支撑。图为“人造太阳”团队人员正在工作。(图片来源:中核集团@微博)

  那么,为什么要如此大力推动可控核聚变研究?“人造太阳”的终极目标是什么?

  可控核聚变能源,被认为是人类未来社会的理想清洁能源。它具有资源丰富、能减少破坏环境、固有安全性等优点,是最有希望彻底解决人类能源问题的终极方案。

  核聚变的原料,正是海水当中就有的氘和氚,储量相当丰富。一升海水能提取0.03克氘,能产生相当于300升汽油完全燃烧释放的能量。

  同时,氘和氚反应的生成物是氦气,没有放射性,对环境无害;而且,一旦造成反应的等离子体熄灭,聚变反应就会终止,所以聚变燃料的保存运输、聚变电站的运行都比较安全。

  不过,真正实现可控核聚变的条件十分苛刻,人类还有相当长的路要走。

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