人類向着聚變能(néng)源開發邁出一大步

訪問次數: 發布時間:2025-01-21

新(xīn)華社合肥1月20日電(diàn) 題:人類向着聚變能(néng)源開發邁出一大步

  新(xīn)華社記者徐海濤、何曦悅

  有(yǒu)中(zhōng)國(guó)“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝(zhuāng)置(EAST)20日在此間創造新(xīn)世界紀錄——首次完成1億攝氏度1066秒(miǎo)“高質(zhì)量等離子體(tǐ)運行”。這是中(zhōng)國(guó)科(kē)研團隊向着聚變發電(diàn)的未來邁出的一大步,也是人類向着清潔能(néng)源未來邁出的一大步。

  1月20日,EAST物(wù)理(lǐ)實驗團隊在實驗成功後慶祝。新(xīn)華社記者 周牧 攝

  1億攝氏度1000秒(miǎo)穩态長(cháng)脈沖高約束模等離子體(tǐ)運行,這些關鍵詞共同組成的是聚變研究中(zhōng)一個裏程碑式的門檻。

  “1000秒(miǎo)”的意義之所以重大,在于長(cháng)脈沖高約束模達到1000秒(miǎo),充分(fēn)驗證了聚變裝(zhuāng)置的系統集成能(néng)力和高參數等離子體(tǐ)穩态運行。這是未來聚變堆持續發電(diàn)的基礎。

  此次新(xīn)紀錄由中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院合肥物(wù)質(zhì)科(kē)學(xué)研究院等離子體(tǐ)物(wù)理(lǐ)研究所的科(kē)研團隊創造,比他(tā)們在2023年創造的世界紀錄——穩态高約束模式等離子體(tǐ)運行403秒(miǎo),足足多(duō)了600多(duō)秒(miǎo)。

  中(zhōng)國(guó)“人造太陽”再創新(xīn)紀錄不僅點燃了科(kē)學(xué)島上的一個不眠夜,也讓國(guó)際聚變科(kē)研界“燃”了起來。

  EAST之所以被稱為(wèi)“人造太陽”,是因為(wèi)其擁有(yǒu)類似太陽的核聚變反應機制。包括中(zhōng)國(guó)團隊在内,全球都将“人造太陽”作(zuò)為(wèi)解決人類能(néng)源問題的“終極答(dá)案”之一。

  由于實現核聚變的原材料在地球上極豐富,且排放無污染,如果能(néng)利用(yòng)可(kě)控核聚變反應在地球上造出一個“太陽”,人類就如同擁有(yǒu)了一座原料不竭且無污染的發電(diàn)廠,從而實現水清天藍、能(néng)源永續。

  這是1月15日拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝(zhuāng)置(EAST)。新(xīn)華社記者 黃博涵 攝

  核聚變能(néng)開拓的想象空間,遠(yuǎn)不止“發電(diàn)”這麽簡單。在世界多(duō)部科(kē)幻小(xiǎo)說、科(kē)幻電(diàn)影中(zhōng),核聚變飛船頻頻出現,成為(wèi)宇宙航行的利器。

  在現實中(zhōng),科(kē)學(xué)家們告訴記者,核聚變飛船并非空想,人類未來确實有(yǒu)可(kě)能(néng)利用(yòng)核能(néng)這種高效能(néng)源飛出太陽系,成為(wèi)真正的太空文(wén)明。

  為(wèi)了聚變能(néng)源的夢想,全球科(kē)學(xué)家們已經努力70餘年。但目前,全球核聚變實驗裝(zhuāng)置離真正實現發電(diàn)還有(yǒu)一定距離,主要面臨的挑戰包括必須能(néng)達到上億度高溫、長(cháng)時間穩态運行并且具(jù)有(yǒu)可(kě)控性等。這也正是EAST不斷加速奔赴的方向。

  “一個聚變裝(zhuāng)置要達到千秒(miǎo)量級的穩定可(kě)靠,确保實現等離子體(tǐ)的長(cháng)脈沖穩态運行,未來的聚變電(diàn)站源源不斷發電(diàn)才有(yǒu)可(kě)能(néng)。”中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院合肥物(wù)質(zhì)科(kē)學(xué)研究院副院長(cháng)、等離子體(tǐ)物(wù)理(lǐ)研究所所長(cháng)宋雲濤說。

  他(tā)說,實現“1億度1千秒(miǎo)高約束模”将聚變能(néng)源的研發進程往前推進了一大步。

  實驗參數跨越的背後是基礎研究和工(gōng)程技(jì )術的跨越。中(zhōng)國(guó)EAST裝(zhuāng)置上有(yǒu)核心技(jì )術200多(duō)項、專利2000餘項,彙聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強磁場”“超大電(diàn)流”等尖端技(jì )術于一爐。自2006年EAST建成運行以來,已經開展了20餘輪物(wù)理(lǐ)實驗,等離子體(tǐ)運行次數超過15萬次。

  中(zhōng)國(guó)向着“終極能(néng)源夢想”更近一步的成果,也将造福全球。

  2006年,中(zhōng)國(guó)正式成為(wèi)全球最大“人造太陽”國(guó)際熱核聚變實驗堆(ITER)的參與方,在這個被視為(wèi)全球各國(guó)共同“種太陽”的國(guó)際大科(kē)學(xué)工(gōng)程計劃中(zhōng),等離子體(tǐ)所是中(zhōng)方任務(wù)的主要承擔單位之一。

  長(cháng)期以來,EAST團隊通過開放共享的建制化管理(lǐ)模式,在第一壁材料等研究領域國(guó)際領先,能(néng)為(wèi)ITER提供長(cháng)脈沖穩态高溫等離子體(tǐ)運行的實驗平台,一直都是ITER和多(duō)國(guó)聚變專家青睐的合作(zuò)對象。

  2024年年初,ITER實驗運行部門負責人等百餘名(míng)中(zhōng)外科(kē)學(xué)家曾在EAST開展聯合物(wù)理(lǐ)實驗,為(wèi)ITER的未來運行“打樣”,提前演示并攻克相關技(jì )術難題。

  宋雲濤介紹,等離子體(tǐ)所與全球50多(duō)個國(guó)家超過120家科(kē)研機構建立了穩定的交流與合作(zuò)關系,還助力東南亞、西亞、南美、北非等地核聚變新(xīn)興國(guó)家的相關學(xué)科(kē)和實驗裝(zhuāng)置建設。

  1月20日拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝(zhuāng)置(EAST)控制大廳。新(xīn)華社記者 周牧 攝

  過去幾年裏,EAST在長(cháng)脈沖高約束模運行連續創造了60秒(miǎo)、100秒(miǎo)、403秒(miǎo)等重大突破,這讓中(zhōng)國(guó)在核聚變研究領域跻身全球第一梯隊行列,也為(wèi)全球聚變堆建設提供重要參考。

  此次EAST創造紀錄采用(yòng)的高約束等離子體(tǐ)運行模式效率高、經濟性強,也正是ITER、中(zhōng)國(guó)聚變工(gōng)程實驗堆(CFETR)等未來聚變實驗堆和工(gōng)程堆穩态運行的基本模式。

  “希望通過EAST擴大國(guó)際合作(zuò),早日實現核聚變能(néng)源為(wèi)人類所用(yòng)。”宋雲濤說。

  據悉,在EAST所在的安(ān)徽省合肥市,下一代“人造太陽”中(zhōng)國(guó)聚變工(gōng)程實驗堆已完成工(gōng)程設計。根據中(zhōng)國(guó)磁約束核聚變路線(xiàn)圖,未來将瞄準建設世界首個聚變示範電(diàn)站。

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