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在科技探索的浩瀚星空中,中国的 “人造太阳” EAST 装置如同一颗璀璨的明星,闪耀着令人瞩目的光芒。近日,EAST 实现了 1 亿摄氏度 1066 秒高约束模等离子体运行,这一创世界纪录的成果,无疑是中国在聚变能源研究领域的一座重要里程碑,标志着中国从基础科学向工程实践迈出了坚实的跨越123。

一、EAST 装置:探索聚变能源的 “人造太阳”

EAST 装置,全称全超导托卡马克核聚变实验装置,是中国自主研制的全球首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置2。它的目的是模拟太阳内部的核聚变过程,在地球上通过可控的核聚变反应释放大量能量1。自 2006 年建成运行以来,等离子体运行次数超过 15 万次,EAST 在稳态等离子体运行的工程和物理上持续保持国际领先。

二、“亿度千秒”:突破背后的重大意义

  1. 能源革命的曙光
    在传统化石能源逐渐面临枯竭、环境污染问题日益严重的今天,核聚变能源被视为解决能源危机的 “终极能源”25。核聚变的燃料氘和氚主要来源于海水,几乎取之不尽、用之不竭,且核聚变反应无污染排放5。一旦实现商业化应用,将为人类提供一种几乎无限的清洁能源,从根本上改变人类的能源结构,为全球可持续发展注入强大动力。
  2. 验证聚变堆运行可行性
    千秒量级是聚变反应实现稳定的重要基础,而此次 EAST 实现超亿度、1066 秒的长脉冲高约束模等离子体运行,意味着人类首次在实验装置上模拟出了未来聚变堆运行所需的条件,充分验证了聚变堆高约束模稳态运行的可行性,为未来聚变堆的建设和运行提供了关键的技术支撑123。
  3. 彰显国家科技实力
    “人造太阳” 的研发涉及等离子体物理、磁约束技术、材料科学、精密控制等众多尖端技术领域。EAST 能够取得 “亿度千秒” 的突破,体现了中国在这些领域强大的科研实力和创新能力,使中国在全球核聚变研究领域处于领先地位,为中国在国际科技合作中赢得了更多的话语权和影响力。
  4. 推动全球科研合作
    核聚变是全人类共同关注的重大科学课题,中国 “人造太阳” 的成功对于全球核聚变研究具有重要的示范和借鉴作用。此次实验所取得的数据和经验,将为其他国家的核聚变研究提供重要的参考,有助于推动全球核聚变技术的发展,促进国际热核聚变实验堆(ITER)等大型国际合作项目的顺利进行。

三、技术突破:背后的科研攻关

高约束模运行模式因其效率高、经济性强,是未来聚变实验堆和工程堆稳态运行的基本模式234。但在实验装置上实现长脉冲稳态高约束模挑战巨大,面临着等离子体边缘局域模引起的热流过载、靶板损伤、大破裂等诸多难题3。

为实现 “亿度千秒” 的突破,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所 EAST 大科学团队在第 22 轮物理实验中,瞄准托卡马克稳态高性能等离子体前沿物理研究,解决了等离子体芯部与边界的物理集成、等离子体与壁相互作用、高功率加热系统注入耦合、第一壁材料排热、精密控制、实时诊断、主动冷却等系列前沿物理和工程技术问题34。这是科研团队多年来不懈努力、勇于创新的成果,凝聚着无数科研人员的智慧和汗水。

四、未来展望:聚变能源的美好前景

中国 “人造太阳” EAST 的这一重大突破,为聚变能源的研发进程注入了强大动力。据相关专家介绍,接下来计划用 3 – 5 年时间建成氘氚燃烧的聚变装置,实现全超导装置的输出大于输入56。到 2035 年,希望建成中国的聚变释放堆,输出大于输入 20 倍,开启人类聚变能源商业应用的新篇章5。

可以想象,在不久的将来,当聚变能商业应用成为现实,人类将彻底摆脱能源危机的困扰,拥有更加清洁、高效、可持续的能源供应。核聚变能源不仅将改变我们的生活方式,还可能为人类的星际航行提供强大的动力支持,开启人类探索宇宙的新纪元56。

中国 “人造太阳” EAST 实现 1 亿摄氏度 1066 秒高约束模等离子体运行,是中国科技发展的骄傲,也是全人类在探索清洁能源道路上的重要里程碑。让我们期待科研人员在聚变能源领域取得更多的突破,为人类的未来创造更加美好的明天!

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