“人造太陽”前景可期

不久前，中科院合肥物質(zhì)科學研究院有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創(chuàng)造新的世界紀錄，成功實現(xiàn)可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，將原來的1億攝氏度運行20秒紀錄延長5倍。新紀錄進一步證明了核聚變能源的可行性，也是向核聚變能源應(yīng)用邁出的重要一步。

人們常說，萬物生長靠太陽。在太陽內(nèi)部無時無刻不在發(fā)生著核聚變，為大自然帶來最普遍的能量來源。從上世紀50年代開始，人們就發(fā)現(xiàn)這種核聚變能具有很多優(yōu)點，是人類未來理想的清潔能源之一。比如，它的原料儲量極其豐富，因為其主要燃料是存在于海水之中的氘和氚。據(jù)估算，一升海水提取的氘能產(chǎn)生的聚變能源，相當于300升汽油完全燃燒釋放的能量。另外，氘和氚反應(yīng)的生成物是氦氣，沒有放射性，對環(huán)境無害。而且，一旦造成反應(yīng)的等離子體熄滅，聚變反應(yīng)就會終止，因此聚變?nèi)剂系谋４孢\輸、聚變電站的運行都比較安全。

這么好的能源如何才能為人類所獲取并利用？科學家們想到一個好辦法，就是在地球上建造一套核聚變裝置，像太陽一樣發(fā)生核聚變反應(yīng)，從而源源不斷地產(chǎn)生能量。這種大科學裝置俗稱“人造太陽”。隨后，利用這種裝置產(chǎn)生核聚變能的科學可行性也得到了進一步驗證。然而，要真正實現(xiàn)核聚變發(fā)電并不容易，據(jù)科研人員介紹，想實現(xiàn)聚變反應(yīng)，首先溫度要達到1億攝氏度以上，使聚變?nèi)剂贤耆婋x，并在保證等離子體密度的前提下，將高溫等離子體維持相對足夠長的時間，不泄露不逃逸，才可能釋放出足夠多的能量。為攻克這兩大難關(guān)，幾十年來，各國科學家一直在不斷進行探索和實驗。

由我國自主設(shè)計、自主建造的EAST，是目前地球上已建成并運行的“人造太陽”裝置之一，裝置主體高11米、直徑8米、重達400噸，曾多次創(chuàng)造出等離子體運行的世界紀錄。此次EAST實驗刷新世界紀錄，意味著人類讓核聚變成為未來清潔新能源的努力，又向前邁出了重要一步?？煽睾司圩兗夹g(shù)難度大，不僅考驗著一個國家的物理研究水平，也考驗著一個國家的綜合實力，比如精加工零件技術(shù)、常溫超導技術(shù)、高能粒子束技術(shù)等。近年來，中國在多個領(lǐng)域取得突破性進展，為我們的核聚變技術(shù)打下堅實基礎(chǔ)，讓中國成為可控核聚變研究的強國。此外，伴隨著聚變研究衍生出一系列重要創(chuàng)新成果，推動了超導技術(shù)、低溫技術(shù)、等離子體技術(shù)等多個產(chǎn)業(yè)技術(shù)板塊的發(fā)展，實現(xiàn)了“一路摘瓜”。

“可控核聚變”如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將徹底改寫人類的能源版圖。托卡馬克核聚變實驗裝置被公認為是探索、解決未來穩(wěn)態(tài)聚變反應(yīng)堆工程及物理問題的最有效途徑，是地球?qū)ふ揖圩兡茉闯雎返南ＭＮ磥?，如果能較長時間維持1億攝氏度的高溫，實現(xiàn)接近1000秒的放電時間，人類距離解決核聚變商業(yè)化應(yīng)用的步伐將更進一步。每一秒的增長，在科學上都具有極高的難度，背后是科研人員夜以繼日的攻關(guān)。我們期待，在世界各國科學家的共同努力下，核聚變可以早日為人類所掌握和利用，實現(xiàn)清潔能源的夢想，讓“人造太陽”也能造福全人類。

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