“人造太陽(yáng)”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(xué)裝置——世界上第一個(gè)全超導托卡馬克（EAST）東方超環(huán)再傳捷報：實(shí)現了穩定的101.2秒穩態(tài)長(cháng)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(zhù)EAST成為了世界上第一個(gè)實(shí)現穩態(tài)高約束模式運行持續時(shí)間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實(shí)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。ITER計劃是當前世界上規模最大的國際科技合作項目，是人類(lèi)探尋未來(lái)高效清潔能源的重要途徑。實(shí)現穩態(tài)長(cháng)脈沖高約束等離子體運行是未來(lái)聚變堆亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。EAST具有ITER類(lèi)似的先進(jìn)技術(shù)，未來(lái)五年內將是國際上唯一有能力開(kāi)展超過(guò)百秒時(shí)間尺度的長(cháng)脈沖高約束聚變等離子體物理和工程技術(shù)研究的實(shí)驗平臺，為ITER預演穩態(tài)運行是EAST的重要使命�；�于過(guò)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(cháng)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動(dòng)、高約束性能等離子體穩定性、等離子體與壁相互作用、粒子與熱排出、關(guān)鍵分布參數的實(shí)時(shí)診斷等一系列與穩態(tài)運行密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和物理問(wèn)題，同時(shí)對多尺度物理過(guò)程的集成和芯部約束與邊界、偏濾器的有效兼容等前沿問(wèn)題開(kāi)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(lèi)似ITER未來(lái)運行條件下，成功實(shí)現了全程擾動(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態(tài)高性能等離子體，并通過(guò)先進(jìn)磁位形的精確控制實(shí)現了等離子體運行的軟著(zhù)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、計算機控制和數據采集等系統穩態(tài)運行的能力。這次實(shí)驗的突破進(jìn)一步提升了EAST在國際磁約束聚變實(shí)驗研究中的重要地位，其科學(xué)研究成果將為未來(lái)ITER長(cháng)脈沖高約束運行提供重要的科學(xué)和實(shí)驗支持，更為我國下一代聚變裝置——中國聚變工程實(shí)驗堆（CFETR）的預研、建設、運行和人才培養奠定了基礎。

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