“人造太陽”革命性突破！我國可控核聚變研究到底有多強

2017/8/7 9:35:18

2017年7月3日夜晚，國家大科學裝置——世界上第一個全超導托卡馬克（EAST）東方超環(huán)再傳捷報：實現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行，創(chuàng)造了新的世界紀錄。這標志著EAST成為了世界上第一個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運行持續(xù)時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。這一里程碑性的重要突破，表明我國磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運行的物理和工程方面，將繼續(xù)引領(lǐng)國際前沿，對國際熱核聚變實驗堆（ITER）和未來中國聚變工程實驗堆（CFETR）建設(shè)和運行具有重大的科學意義。ITER計劃是當前世界上規(guī)模最大的國際科技合作項目，是人類探尋未來高效清潔能源的重要途徑。實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行是未來聚變堆亟待解決的關(guān)鍵科學問題。EAST具有ITER類似的先進技術(shù)，未來五年內(nèi)將是國際上唯一有能力開展超過百秒時間尺度的長脈沖高約束聚變等離子體物理和工程技術(shù)研究的實驗平臺，為ITER預演穩(wěn)態(tài)運行是EAST的重要使命。基于過去十多年的研究積累，EAST團隊通力合作集體攻關(guān)，集中解決長時間尺度下的等離子體位形精確控制、高功率射頻波加熱與電流驅(qū)動、高約束性能等離子體穩(wěn)定性、等離子體與壁相互作用、粒子與熱排出、關(guān)鍵分布參數(shù)的實時診斷等一系列與穩(wěn)態(tài)運行密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和物理問題，同時對多尺度物理過程的集成和芯部約束與邊界、偏濾器的有效兼容等前沿問題開展了深入的科學研究。EAST在以低動量注入純射頻波加熱、鎢偏濾器等類似ITER未來運行條件下，成功實現(xiàn)了全程擾動幅度較小的邊緣局域模(ELMs)的高約束模式，有效控制了偏濾器靶板熱負荷和鎢雜質(zhì)返流，獲得了約束改善因子H98y2大于1.1的完全非感應電流穩(wěn)態(tài)高性能等離子體，并通過先進磁位形的精確控制實現(xiàn)了等離子體運行的軟著陸，驗證了超高真空、低溫、大功率電源、超導磁體、射頻波和中性束加熱、計算機控制和數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的能力。這次實驗的突破進一步提升了EAST在國際磁約束聚變實驗研究中的重要地位，其科學研究成果將為未來ITER長脈沖高約束運行提供重要的科學和實驗支持，更為我國下一代聚變裝置——中國聚變工程實驗堆（CFETR）的預研、建設(shè)、運行和人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

EAST的研究長期得到國家發(fā)改委、科技部、中國科學院、國家自然科學基金委等項目的資助，以及安徽省、合肥市等相關(guān)部門的大力支持。一直以來，EAST團隊秉承“甘于奉獻，團結(jié)協(xié)作，銳意進取，爭創(chuàng)一流”的等離子體所大科學文化精神，以廣迎四海的開放心態(tài)，通過廣泛而深入的國內(nèi)外合作，已將EAST打造成國際上最重要的磁約束核聚變實驗平臺。