“人造太陽(yáng)”革命性突破！我國(guó)可控核聚變研究到底有多強(qiáng)

2017/8/7 9:35:18

2017年7月3日夜晚，國(guó)家大科學(xué)裝置——世界上第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克（EAST）東方超環(huán)再傳捷報(bào)：實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。這標(biāo)志著EAST成為了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。這一里程碑性的重要突破，表明我國(guó)磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的物理和工程方面，將繼續(xù)引領(lǐng)國(guó)際前沿，對(duì)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）和未來中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）建設(shè)和運(yùn)行具有重大的科學(xué)意義。ITER計(jì)劃是當(dāng)前世界上規(guī)模最大的國(guó)際科技合作項(xiàng)目，是人類探尋未來高效清潔能源的重要途徑。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行是未來聚變堆亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。EAST具有ITER類似的先進(jìn)技術(shù)，未來五年內(nèi)將是國(guó)際上唯一有能力開展超過百秒時(shí)間尺度的長(zhǎng)脈沖高約束聚變等離子體物理和工程技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為ITER預(yù)演穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是EAST的重要使命�；�于過去十多年的研究積累，EAST團(tuán)隊(duì)通力合作集體攻關(guān)，集中解決長(zhǎng)時(shí)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(dòng)、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(shí)時(shí)診斷等一系列與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和物理問題，同時(shí)對(duì)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(xué)研究。EAST在以低動(dòng)量注入純射頻波加熱、鎢偏濾器等類似ITER未來運(yùn)行條件下，成功實(shí)現(xiàn)了全程擾動(dòng)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(fù)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(yīng)電流穩(wěn)態(tài)高性能等離子體，并通過先進(jìn)磁位形的精確控制實(shí)現(xiàn)了等離子體運(yùn)行的軟著陸，驗(yàn)證了超高真空、低溫、大功率電源、超導(dǎo)磁體、射頻波和中性束加熱、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的能力。這次實(shí)驗(yàn)的突破進(jìn)一步提升了EAST在國(guó)際磁約束聚變實(shí)驗(yàn)研究中的重要地位，其科學(xué)研究成果將為未來ITER長(zhǎng)脈沖高約束運(yùn)行提供重要的科學(xué)和實(shí)驗(yàn)支持，更為我國(guó)下一代聚變裝置——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）的預(yù)研、建設(shè)、運(yùn)行和人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

EAST的研究長(zhǎng)期得到國(guó)家發(fā)改委、科技部、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)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(tuán)隊(duì)秉承“甘于奉獻(xiàn)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，銳意進(jìn)取，爭(zhēng)創(chuàng)一流”的等離子體所大科學(xué)文化精神，以廣迎四海的開放心態(tài)，通過廣泛而深入的國(guó)內(nèi)外合作，已將EAST打造成國(guó)際上最重要的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。