突破性進展!中國新一代「人造太陽」運行刷新記錄

編輯︰莫利

  中國新一代「人造太陽」——「中國環流器二號M裝置」(HL-2M),近日取得突破性進展,等離子體電流突破100萬安培(1兆安),創造了中國可控核聚變裝置運行的新紀錄,這也標誌着中國核聚變研發邁出重要一步,技術水平位居國際前列。

新一代「人造太陽」突破1兆安放電

人造太陽模型
中國新一代「人造太陽」裝置——中國環流器二號M裝置的模型,在展覽上亮相。(圖片來源:Getty)

  所謂「人造太陽」,並不是真的造一個太陽出來,而是利用太陽發光發熱的原理,也就是「核聚變」的原理來獲得能量。

  中國新一代「人造太陽」HL-2M,是中國目前規模最大、參數能力最高的磁約束核聚變實驗研究裝置。

人造太陽-HL-2M
「人造太陽」中國環流器二號M裝置,是由中核集團核工業西南物理研究院自主設計建造。(圖片來源:Getty)

  新一代「人造太陽」HL-2M,在2020年12月建成並實現了首次放電,表明中國掌握和擁有了大型托卡馬克裝置的設計、建造、運行經驗和技術,為中國核聚變研究的發展提供廣闊空間。

  延伸閱讀:當代中國新一代「人造太陽」首次放電 核聚變溫度超太陽10倍

  新一代「人造太陽」HL-2M的等離子體電流能力,近日運行突破1兆安,創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄,將來可以達到2.5兆安培以上。

  等離子體電流強度,是托卡馬克核聚變裝置(又稱磁環機)的核心參數,等離子體電流達到1兆安,是實現聚變能源的必要條件,未來托卡馬克聚變堆必須在兆安培電流下穩定運行。

人造太陽
這次的最新突破,也意味着新一代「人造太陽」將來可以在超過1兆安培的等離子體電流下常規運行,開展前沿科學研究。(網上圖片)

  中核集團核聚變堆技術領域首席專家段旭如表示,國際上只有少數幾個裝置,能夠實現兆安培高參數等離子體運行,在此條件下的一些新物理和技術問題,都有待研究和解決。

「人造太陽」:人類能源的終極方案?

  早在1950年代起,中國的可控核聚變研究就已經開始,幾乎與國際上可控核聚變的研究同步。現時,不同國家都有自行研製的可控核聚變裝置,在國際上還有由多國合作的項目。

  2006年,中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度,共同簽署了國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目啟動協定。這個項目,也是目前全球規模最大、影響最深遠的國際大科學工程之一,同時也是中國以平等身份參加的最大國際科技合作項目。

人造太陽
新一代「人造太陽」HL-2M,將為中國深度參與ITER計劃,以及未來自主設計、建造聚變堆,提供重要支撐。圖為「人造太陽」團隊人員正在工作。(圖片來源:中核集團@微博)

  那麼,為甚麼要如此大力推動可控核聚變研究?「人造太陽」的終極目標是甚麼?

  可控核聚變能源,被認為是人類未來社會的理想清潔能源。它具有資源豐富、能減少破壞環境、固有安全性等優點,是最有希望徹底解決人類能源問題的終極方案。

  核聚變的原料,正是海水當中就有的氘和氚,儲量相當豐富。一升海水能提取0.03克氘,能產生相當於300升汽油完全燃燒釋放的能量。

  同時,氘和氚反應的生成物是氦氣,沒有放射性,對環境無害;而且,一旦造成反應的等離子體熄滅,聚變反應就會終止,所以聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。

  不過,真正實現可控核聚變的條件十分苛刻,人類還有相當長的路要走。

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