“人造太陽(yáng)”前景可期

不久前，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，將原來(lái)的1億攝氏度運(yùn)行20秒紀(jì)錄延長(zhǎng)5倍。新紀(jì)錄進(jìn)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(shuō)，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)。在太陽(yáng)內(nèi)部無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生著核聚變，為大自然帶來(lái)最普遍的能量來(lái)源。從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，人們就發(fā)現(xiàn)這種核聚變能具有很多優(yōu)點(diǎn)，是人類未來(lái)理想的清潔能源之一。比如，它的原料儲(chǔ)量極其豐富，因?yàn)槠渲饕剂鲜谴嬖谟诤Ｋ械碾碗啊?jù)估算，一升海水提取的氘能產(chǎn)生的聚變能源，相當(dāng)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(méi)有放射性，對(duì)環(huán)境無(wú)害。而且，一旦造成反應(yīng)的等離子體熄滅，聚變反應(yīng)就會(huì)終止，因此聚變?nèi)剂系谋４孢\(yùn)輸、聚變電站的運(yùn)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(xué)家們想到一個(gè)好辦法，就是在地球上建造一套核聚變裝置，像太陽(yáng)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(xué)裝置俗稱“人造太陽(yáng)”。隨后，利用這種裝置產(chǎn)生核聚變能的科學(xué)可行性也得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。然而，要真正實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電并不容易，據(jù)科研人員介紹，想實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)，首先溫度要達(dá)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(duì)足夠長(zhǎng)的時(shí)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(lái)，各國(guó)科學(xué)家一直在不斷進(jìn)行探索和實(shí)驗(yàn)。

由我國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主建造的EAST，是目前地球上已建成并運(yùn)行的“人造太陽(yáng)”裝置之一，裝置主體高11米、直徑8米、重達(dá)400噸，曾多次創(chuàng)造出等離子體運(yùn)行的世界紀(jì)錄。此次EAST實(shí)驗(yàn)刷新世界紀(jì)錄，意味著人類讓核聚變成為未來(lái)清潔新能源的努力，又向前邁出了重要一步。可控核聚變技術(shù)難度大，不僅考驗(yàn)著一個(gè)國(guó)家的物理研究水平，也考驗(yàn)著一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力，比如精加工零件技術(shù)、常溫超導(dǎo)技術(shù)、高能粒子束技術(shù)等。近年來(lái)，中國(guó)在多個(gè)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，為我們的核聚變技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，讓中國(guó)成為可控核聚變研究的強(qiáng)國(guó)。此外，伴隨著聚變研究衍生出一系列重要?jiǎng)?chuàng)新成果，推動(dòng)了超導(dǎo)技術(shù)、低溫技術(shù)、等離子體技術(shù)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)板塊的發(fā)展，實(shí)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(xiě)人類的能源版圖。托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置被公認(rèn)為是探索、解決未來(lái)穩(wěn)態(tài)聚變反應(yīng)堆工程及物理問(wèn)題的最有效途徑，是地球?qū)ふ揖圩兡茉闯雎返南ＭＮ磥?lái)，如果能較長(zhǎng)時(shí)間維持1億攝氏度的高溫，實(shí)現(xiàn)接近1000秒的放電時(shí)間，人類距離解決核聚變商業(yè)化應(yīng)用的步伐將更進(jìn)一步。每一秒的增長(zhǎng)，在科學(xué)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(guó)科學(xué)家的共同努力下，核聚變可以早日為人類所掌握和利用，實(shí)現(xiàn)清潔能源的夢(mèng)想，讓“人造太陽(yáng)”也能造福全人類。

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