這是利用磁場(chǎng)對(duì)等離子進(jìn)行約束的托卡馬克裝置

　　7月5日，我國(guó)的超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)在全球首次實(shí)現(xiàn)了上百秒的穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行模式。

　　這是一個(gè)里程碑式的突破！將為我國(guó)下一代核聚變裝置的建設(shè)和國(guó)際核聚變清潔能源的開(kāi)發(fā)利用奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　EAST的前世今生

　　如果說(shuō)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(méi)有多少人知道，但是如果提起“人造小太陽(yáng)”，很多人耳熟能詳。

　　一個(gè)一百萬(wàn)千瓦電站需要50萬(wàn)噸煤，核電站需要30噸核燃料。同樣級(jí)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?yàn)榫圩兊漠a(chǎn)物只是氦氣。資源是無(wú)限的，同時(shí)又是清潔的，所以長(zhǎng)期以來(lái)被科學(xué)家認(rèn)為是未來(lái)人類(lèi)終極能源。

　　50年來(lái)，人類(lèi)渴望在地球上實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(lái)得以實(shí)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(zhǎng)宋云濤告訴科技日?qǐng)?bào)記者，上世紀(jì)90年代初，我國(guó)用400萬(wàn)人民幣的生活物資，向前蘇聯(lián)換來(lái)了當(dāng)時(shí)價(jià)值1800萬(wàn)盧布的托卡馬克裝置。

　　“我們花了一年半的時(shí)間把它全部拆掉，又花了兩年的時(shí)間把它裝起來(lái)，在這上面做了大量的實(shí)驗(yàn)。其他國(guó)家都做到幾秒鐘，我們?cè)谶@個(gè)裝置上面做到了1000萬(wàn)攝氏度持續(xù)60秒放電”，宋云濤告訴記者，熱核聚變會(huì)產(chǎn)生上億攝氏度高溫的等離子體，比太陽(yáng)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(diǎn)幾個(gè)毫米和零點(diǎn)幾個(gè)毫秒以下，“否則的話，只要一偏心，碰什么燒什么。”

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

　　因?yàn)橥锌R克產(chǎn)生磁場(chǎng)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(shí)間，就自主設(shè)計(jì)和建造出世界上首個(gè)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(gè)全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，集中了超高溫、超低溫、超大電流、超強(qiáng)磁場(chǎng)和超高真空等多項(xiàng)極限。

　　“從設(shè)計(jì)到建設(shè)，都是我們自己做的，整個(gè)項(xiàng)目的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，自研率在70%以上，同時(shí)還取得了68項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和成果。”宋云濤告訴科技日?qǐng)?bào)記者，EAST主要用來(lái)探索實(shí)現(xiàn)聚變能源的工程、物理問(wèn)題，為未來(lái)能源發(fā)展提供新思路。“現(xiàn)在，科研人員正在對(duì)EAST進(jìn)行全方位的升級(jí)改造，為新一輪物理實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。”

CFETR概念圖 受訪者供圖