升級改造后的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST。中科院合肥研究院等離子體所供圖

5月28日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST（東方超環(huán)）實現(xiàn)可重復的1.2億攝氏度101秒等離子體運行和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創(chuàng)造了托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄。

被譽為“人造太陽”的EAST裝置，是由國家發(fā)改委批準立項的“九五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。去年6月，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體物理研究所啟動EAST裝置的升級改造，全面提升了該裝置性能，并在物理實驗中攻克穩(wěn)態(tài)高功率加熱、完全非感應(yīng)的高電流驅(qū)動、高精度等離子體實時控制、高熱負荷等離子體與壁材料相互作用等系列技術(shù)難題。1.2億攝氏度101秒等離子體運行的實現(xiàn)，將去年EAST裝置物理實驗實現(xiàn)的1億攝氏度20秒的世界紀錄提高了5倍，表明EAST裝置綜合研究能力獲得重大突破，標志著我國在穩(wěn)態(tài)高參數(shù)磁約束聚變研究領(lǐng)域引領(lǐng)國際前沿。

核聚變能具有資源豐富、無碳排放和清潔安全等突出優(yōu)點，是人類未來理想的清潔能源之一，可為實現(xiàn)碳中和作出重要貢獻。實現(xiàn)核聚變發(fā)電的難點是如何實現(xiàn)上億攝氏度點火和等離子體穩(wěn)定長時間約束控制，同時，實現(xiàn)上億攝氏度等離子體長時間維持尤為困難，這需要將上億攝氏度等離子體與零下269攝氏度超導磁體、高熱負荷等離子體與壁材料相互作用、動態(tài)精密控制等多項極端條件同時高度集成和有機結(jié)合。

本次物理實驗成果是EAST裝置首次在國際上進行全金屬主動水冷第一壁、高性能鎢偏濾器、穩(wěn)態(tài)高功率波加熱、等離子體位形精密控制等一系列未來聚變堆必須采用的關(guān)鍵技術(shù)的驗證。這些關(guān)鍵技術(shù)是我國聚變科學家和工程師近年來自主發(fā)展的聚變工程核心技術(shù)。

上億攝氏度高溫等離子體條件下連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行，是未來聚變發(fā)電的必要條件。目前，EAST裝置是國際上唯一具備與國際熱核聚變實驗堆（ITER）類似加熱方式和偏濾器結(jié)構(gòu)的磁約束核聚變實驗裝置，是唯一能在百秒量級條件下全面演示和驗證ITER未來400秒科學研究的實驗裝置。EAST裝置上的系列創(chuàng)新研究成果和技術(shù)積累，也為我國自主建造聚變工程實驗堆提供了堅實的科學技術(shù)基礎(chǔ)。

　　（桂運安）

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