月初，我國的超導托卡馬克實(shí)驗裝置(EAST)在全球首次實(shí)現了 101.2秒的穩態(tài)高約束運行模式，創(chuàng )造了新的世界紀錄。

這一重要突破，標志著(zhù)我國磁約束聚變研究在穩態(tài)運行的物理和工程方面，將繼續引領(lǐng)國際前沿，對國際熱核聚變實(shí)驗堆(ITER)和未來(lái)中國聚變工程實(shí)驗堆(CFETR)建設和運行具有重大的科學(xué)意義。

如果對“大型非圓截面全超導托卡馬克裝置”可能不熟悉的話(huà)，但提起“人造太陽(yáng)”，耳熟能詳者不在少數。

EAST就是我們所理解的小太陽(yáng)，它是中國科學(xué)院等離子體物理研究所在的合肥市建設的世界第一個(gè)全超導磁體托卡馬克核聚變反應試驗性裝置，屬于我國“九五”重大科學(xué)工程。

2006年 9月 28日，該裝置首次成功放電。2007年 2月的實(shí)驗中，EAST產(chǎn)生了持續了近 3秒的 200千安培的等離子放電。

EAST同時(shí)也是國際熱核聚變實(shí)驗堆(ITER:International ThermonuclearExperimentalReactor)計劃的聯(lián)盟成員，也是其測試平臺。該聯(lián)盟倡議于 1985年，并于 1988年開(kāi)始實(shí)驗堆的研究設計工作。

經(jīng)過(guò)十三年努力，耗資十五億美元，在集成世界聚變研究主要成果基礎上，ITER工程設計于 2001年完成，我國于 2003年 1月決定正式參加 ITER計劃談判。

ITER由中、美、韓、日、印、歐盟、俄七方實(shí)體資助運行

長(cháng)久以來(lái)，人類(lèi)渴望在地球上實(shí)現太陽(yáng)內部核聚變的模擬，期望能夠把驚人的能量穩定地輸送給電站，托卡馬克是人們未來(lái)得以實(shí)現“完美能源”這一暢想的化身。

不過(guò)怎么才能實(shí)現“人造太陽(yáng)”呢?科學(xué)家想了一個(gè)辦法，就是把一團上億攝氏度的等離子體火球，用磁場(chǎng)把它懸浮起來(lái)，跟周邊的任何容器材料不接觸，這個(gè)時(shí)候就可以對它加熱、控制，進(jìn)而實(shí)現“人造太陽(yáng)”。

因為托卡馬克產(chǎn)生磁場(chǎng)線(xiàn)圈是用常規的銅線(xiàn)做的，消耗了大量的能量，采用超導技術(shù)就比較容易得到聚變能量。在托卡馬克的基礎上，中科院等離子體所科研人員僅用 10年時(shí)間，就自主設計和建造出世界上首個(gè)全超導托卡馬克裝置 EAST 。

雖然已經(jīng)達到了世界紀錄的 101.2秒運行，但其終極目標是 1億攝氏度，1000秒。這兩個(gè)數字是橫亙在中科院等離子體研究所核物理科學(xué)家和全球科學(xué)界面前的兩座難以跨越的山峰。

要讓核聚變?yōu)槿祟?lèi)所利用，就意味著(zhù)要把氘、氚的等離子體瞬間加熱到 1億攝氏度，并至少持續 1000秒，才能形成持續反應，而這正是“東方超環(huán)” EAST的使命。

ITER

與 ITER相比，EAST只有其 1/4大小，然而 EAST的成功經(jīng)驗已經(jīng)支撐了 ITER的建設，同時(shí)，中國在 ITER七方采購包進(jìn)度中已成為第一位。

熱核聚變在過(guò)去 50年中發(fā)展非常之快，世界上第一個(gè)真正意義上的“人造太陽(yáng)”，就是國際熱核聚變實(shí)驗堆ITER，要在 20年左右能夠在大規模的、幾十萬(wàn)千瓦的基礎上運行較長(cháng)的時(shí)間，就需要驗證聚變的工程可行性，而東方超環(huán)正是為此進(jìn)行驗證實(shí)驗其可行性。

利用磁場(chǎng)對等離子進(jìn)行約束的托卡馬克裝置

與此同時(shí)，我國下一代核聚變裝置--中國聚變工程試驗堆(CFETR)已于 2011年開(kāi)始進(jìn)行設計研究。在過(guò)去的幾年里，項目集中了我國磁約束聚變研究的骨干力量，形成目標明確的國家隊。

同時(shí)，該項目推動(dòng)了廣泛國際合作，世界聚變研究發(fā)達國家美國、德國、法國、意大利等已經(jīng)全面參與 CFETR的設計，俄羅斯同行也表示未來(lái)更加深入參與CFETR計劃。