這是利用磁場對等離子進(jìn)行約束的托卡馬克裝置

　　7月5日，我國的超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置(EAST)在全球首次實現(xiàn)了上百秒的穩(wěn)態(tài)高約束運行模式。

　　這是一個里程碑式的突破！將為我國下一代核聚變裝置的建設(shè)和國際核聚變清潔能源的開發(fā)利用奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　EAST的前世今生

　　如果說起EAST的學(xué)名大型非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克裝置，可能沒有多少人知道，但是如果提起“人造小太陽”，很多人耳熟能詳。

　　一個一百萬千瓦電站需要50萬噸煤，核電站需要30噸核燃料。同樣級別熱核聚變電站僅需要100公斤重水和鋰。相比于目前的核電站，熱核聚變是非常安全的，因為聚變的產(chǎn)物只是氦氣。資源是無限的，同時又是清潔的，所以長期以來被科學(xué)家認(rèn)為是未來人類終極能源。

　　50年來，人類渴望在地球上實現(xiàn)太陽內(nèi)部核聚變的模擬，期望能夠把驚人的能量穩(wěn)定地輸送給電站。托卡馬克是人們未來得以實現(xiàn)“完美能源”這一暢想的化身。

　　“托卡馬克最早是蘇聯(lián)人的發(fā)明”，中科院等離子所副所長宋云濤告訴科技日報記者，上世紀(jì)90年代初，我國用400萬人民幣的生活物資，向前蘇聯(lián)換來了當(dāng)時價值1800萬盧布的托卡馬克裝置。

　　“我們花了一年半的時間把它全部拆掉，又花了兩年的時間把它裝起來，在這上面做了大量的實驗。其他國家都做到幾秒鐘，我們在這個裝置上面做到了1000萬攝氏度持續(xù)60秒放電”，宋云濤告訴記者，熱核聚變會產(chǎn)生上億攝氏度高溫的等離子體，比太陽中心部的溫度還要高五六倍！它跟周邊的材料是強(qiáng)相互作用，需要控制得非常精確，精確到零點幾個毫米和零點幾個毫秒以下，“否則的話，只要一偏心，碰什么燒什么。”

　　怎么才能實現(xiàn)“人造太陽”？科學(xué)家想了一個辦法，就是把一團(tuán)上億攝氏度的等離子體火球，用磁場把它懸浮起來，跟周邊的任何容器材料不接觸，這個時候就可以對它加熱、控制，進(jìn)而實現(xiàn)“人造太陽”。

　　因為托卡馬克產(chǎn)生磁場線圈是用常規(guī)的銅線做的，消耗了大量的能量，采用超導(dǎo)技術(shù)就比較容易得到聚變能量。在托卡馬克的基礎(chǔ)上，中科院等離子體所科研人員僅用10年時間，就自主設(shè)計和建造出世界上首個全超導(dǎo)托卡馬克裝置EAST。

　　“東方超環(huán)”EAST作為世界上第一個全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置，集中了超高溫、超低溫、超大電流、超強(qiáng)磁場和超高真空等多項極限。

　　“從設(shè)計到建設(shè)，都是我們自己做的，整個項目的國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，自研率在70%以上，同時還取得了68項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和成果。”宋云濤告訴科技日報記者，EAST主要用來探索實現(xiàn)聚變能源的工程、物理問題，為未來能源發(fā)展提供新思路。“現(xiàn)在，科研人員正在對EAST進(jìn)行全方位的升級改造，為新一輪物理實驗做準(zhǔn)備。”

CFETR概念圖 受訪者供圖