中國「人造太陽」1.2億攝氏度持續(xù)百秒，5倍時長打破可控核聚變世界紀(jì)錄
離可控核聚變更近一步
可控核聚變，距離我們還有多遠(yuǎn)？
就在昨天，新的世界紀(jì)錄誕生，并且就在中國：
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的“人造太陽”EAST以1.2 億攝氏度的溫度，持續(xù)“燃燒”了101秒！
這一突破，一舉將1億攝氏度20秒的原世界紀(jì)錄延長了5倍。
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤對此表示：
實現(xiàn)新紀(jì)錄，進(jìn)一步證明核聚變能源的可行性，也為邁向商用奠定物理和工程基礎(chǔ)。
也有參與項目的研究人員興奮地感嘆：
感覺“永遠(yuǎn)的50年”正在變?yōu)?9年。
5倍時長打破韓國原世界記錄
5月28日凌晨3時02分，在中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院EAST（有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置）控制大廳，當(dāng)大屏幕上的數(shù)字突破100秒時，所有在場科研人員不禁露出微笑、鼓掌歡呼。
項目總負(fù)責(zé)人龔先祖使勁捶了幾下桌子，難掩自己激動萬分的心情。
他總結(jié)道，“在105秒的放電過程中，等離子體的電子溫度達(dá)到1.2億度，維持了101秒。在早期的一次放電過程中，等離子體的芯部的電子溫度，達(dá)到了1.6億度，維持了20秒?！?/p>
該成績打破了去年年底韓國創(chuàng)造的1億攝氏度20秒的記錄，將時間延長了5倍。
△?圖源新華社，實驗成功后的EAST控制大廳場景
事實上，實現(xiàn)核聚變發(fā)電的兩大難點是實現(xiàn)上億度點火和穩(wěn)定長時間約束控制。
此前，EAST曾在2017年實現(xiàn)穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行，溫度為5000萬攝氏度，成為世界上第一個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行持續(xù)時間達(dá)到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。
在2018年，該裝置等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度。
2020年4月，EAST在1億度的高溫下維持了近10秒。
1億度是接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理條件之一。
本次實現(xiàn)1.2億攝氏度101秒等離子體運(yùn)行，是中國首次在國際上采用全金屬主動水冷第一壁、高性能鎢偏濾器、穩(wěn)態(tài)高功率波加熱等關(guān)鍵技術(shù)。
△?圖源新華社，“人造太陽”1.2億攝氏度成功“燃燒”100秒時，內(nèi)部紅外影像
總負(fù)責(zé)人龔先祖表示，通過大家10個月、24小時幾班倒的奮戰(zhàn)，終于收獲了他們所期望的結(jié)果。
離建造第一個核聚變電站還有多遠(yuǎn)？
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤表示，“這個物理結(jié)果，為我們國家獨(dú)立自主地建造世界第一個核聚變電站奠定了堅實的物理和工程基礎(chǔ)?！?/p>
不過，要說實現(xiàn)真正的可控核聚變，在這關(guān)鍵的一步之后，對于科研人員們而言，還有很長的路要走。
人在現(xiàn)場、參與項目的知乎網(wǎng)友@閆某某就在表達(dá)激動心情后，分析道：
核聚變發(fā)電能否實現(xiàn)，主要看等體溫度、密度和約束時間三項。
現(xiàn)在這次實驗，不論是溫度還是約束時間，都是非常高的，可以說是比較關(guān)鍵的一步。當(dāng)然，也還是不太夠的，密度現(xiàn)在也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在10的19次方這個量級。
所以，意義有，但離實現(xiàn)還遠(yuǎn)。
他也具體介紹了一些接下來需要面臨的理論和實踐困難：
中科大博士、中廣核研究院工程師@tom zhang也表示，距離核聚變建成商用，除了技術(shù)問題，也有堆經(jīng)濟(jì)性等經(jīng)濟(jì)因素需要考慮，不過相信這輪實驗還會有更好的結(jié)果。
至于到底還需要多久才能邁到最終一步，很多人都紛紛猜測：50年！。
（“聚變發(fā)電離應(yīng)用永遠(yuǎn)有50年”是中文互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳的梗）
“大國重器”EAST
最后再來介紹一下此項目的主角：中國“人造太陽”，又被稱為東方超環(huán)的EAST。
它的全名叫先進(jìn)實驗超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置（Experimental Advanced Superconducting Tokamak），原名HT-7U，為了好記又形象，03年正式更名EAST，由我國自行設(shè)計研制。
（托卡馬克又稱環(huán)磁機(jī)，是一種利用磁約束來實現(xiàn)磁約束聚變的環(huán)性容器。）
EAST實驗裝置的主機(jī)部分高達(dá)11米，直徑達(dá)8米，重約400噸。主要由超高真空室、縱場系統(tǒng)、極向場系統(tǒng)、內(nèi)外冷屏、外真空杜瓦及支撐系統(tǒng)等六大部件組成。
它的實驗運(yùn)行需要大型超高真空、大型超導(dǎo)體測試、大規(guī)模低溫液氦制冷、大型高功率脈沖電源及其回路、大型計算機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集處理等多種先進(jìn)系統(tǒng)支持。
是中國科學(xué)院等離子體物理研究所在合肥建設(shè)的世界第一個全超導(dǎo)磁體托卡馬克核聚變反應(yīng)試驗性裝置。
它的建成也使我國成為世界上少數(shù)幾個擁有這種類型超導(dǎo)托卡馬克裝置的國家，使我國磁約束核聚變研究進(jìn)入世界前沿。
參考鏈接：
[1]http://www.xinhuanet.com/tech/2021-05/28/c_1127504309.htm
[2]https://www.zhihu.com/question/461890685
[3]http://www.ipp.cas.cn/dakexuegongcheng/east/
[4]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E8%B6%85%E5%AF%BC%E6%89%98%E5%8D%A1%E9%A9%AC%E5%85%8B%E6%A0%B8%E8%81%9A%E5%8F%98%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E8%A3%85%E7%BD%AE
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