近日,位于安徽省合肥市“科學(xué)島”上的我國大科學(xué)裝置“東方超環(huán)”取得重大突破,等離子體中心電力溫度首次實現(xiàn)1億攝氏度運行近10秒。
“東方超環(huán)”是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變試驗裝置,被稱為“人造太陽”。該裝置由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所自主研制,是世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克,也是中國第四代核聚變實驗裝置。
據(jù)了解,人類開發(fā)核能的途徑主要有兩條——重元素的裂變和輕元素的聚變。利用核裂變原理,人類已建造了幾百個核電站,對于核聚變的利用卻落后很多。“人造太陽”的科學(xué)目標(biāo)是,讓海水中大量存在的氘和氚在高溫高密度條件下,像太陽一樣發(fā)生核聚變,為人類提供源源不斷的清潔能源。這被視為進入第四次工業(yè)革命的最強大的基石之一。
科學(xué)家測算,1升海水含有0.03克氘,產(chǎn)生的聚變能源相當(dāng)于300升汽油。海水中共有超過45萬億噸氘,釋放的能量夠人類使用上億年。更重要的是,核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是氦元素和中子,不產(chǎn)生任何有害物質(zhì),堪稱完全清潔的能源。但“人造太陽”至少滿足“極高的溫度”與“充分的約束”兩個苛刻條件,才能實現(xiàn)核聚變反應(yīng)永續(xù)進行,并為人所用。
2017年7月,“東方超環(huán)”在世界上首次實現(xiàn)5000萬度等離子體持續(xù)放電101.2秒的高約束運行,實現(xiàn)了從60秒到百秒量級的跨越,創(chuàng)造了核聚變的世界紀(jì)錄。
2018年11月,“東方超環(huán)”首次實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦。在電子回旋與低雜波協(xié)同加熱下,等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度,獲得的實驗參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運行模式所需要的物理條件。(總臺央視記者 任譞)