新世界纪录！中国人造太阳1.2亿℃燃烧101秒

近日，中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST (东方超环)控制大厅里传来捷报，正在开展的第16轮EAST装置物理实验实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行，再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。

升级改造后的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。来源：中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究

“人造太阳”1.2亿摄氏度成功“燃烧”100秒时，内部的红外影像。来源：中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所

此前，国际上超过1亿度的等离子体运行最长持续时间为20秒。1.2亿度101秒等离子体运行的实现，将去年EAST装置物理实验实现的1亿度20秒的世界纪录提高了5倍。

现场视频：

这一成果表明EAST装置综合研究能力获得重大突破，标志着我国在稳态高参数磁约束聚变研究领域引领国际前沿。EAST装置上的系列创新研究成果和技术积累，也为我国自主建造聚变工程实验堆提供了坚实的科学技术基础。

人造太阳是什么？

下面这个视频制作于5年前，介绍了中国太阳装置是什么样子，为什么研究人造太阳：

中国科学院合肥物质科学研究院的实验型先进超导托卡马克”（EAST）能将一种氢气——被称为等离子体的一种灼热的离子化气体，起初它能加热到大约5000万开氏度（约合4999.9万摄氏度），而太阳中心的温度大约为1500万开氏度。

根据这一热力学温标，绝对零度为零开氏度（相当于零下273.15摄氏度）。在这个温度，所有分子运动都会停止。

合肥这个实验中达到的温度则位于这一温标的另一端，大约相当于一个中等规模的热核爆炸所能达到的温度。该实验的目标是创造接近太阳深处的核聚变环境。

EAST是由前苏联科学家发明的，目的是控制核聚变用于发电。

由于产生的温度极高，出于安全考虑，EAST利用强大的磁场让等离子体保持圆环状——想象一下一个不断旋转的巨大甜甜圈。原子在超导磁体的作用下漂浮在适当位置。

但控制处于如此灼热、如此不稳定状态下的氢气是一项严峻挑战。过去60年建造的大部分托卡马克装置都无法维持20秒以上。

实现核聚变发电的两大难点是如何实现上亿度点火和稳定长时间约束控制。上亿度等离子体长时间维持尤为困难，这需要将上亿度等离子体与零下269度超导磁体、高热负荷等离子体与壁材料相互作用、动态精密控制 等多项极端条件同时高度集成和有机结合，难度和挑战非常大，此前国际上超过1亿度的等离子体运行最长持续时间为20秒。

通过这个介绍，大家应该可以明白，可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行是重大突破了。

上亿度高温等离子体条件下连续稳态运行是未来聚变发电的必要条件。本次1.2亿度101秒等离子体运行，是EAST装置首次在国际上采用全金属主动水冷第一壁、高性能钨偏滤器、稳态高功率波加热、等离子体位形精密控制等一系列未来聚变堆必须采用的关键技术的验证。

下面这个视频也是多年前制作的，通过它大家可以了解人类为什么研究人造太阳：

什么是核聚变，它有多么神秘？

核聚变，顾名思义，是利用原子核聚变反应产生能量。人类最早发现的核聚变反应是太阳内的核反应，它不断地向外辐射能量，向地球输送能源。因此，核聚变也被看作是宇宙的能源。它的好处也是显而易见，比如安全性高，废料处理成本低，原料容易获得等等。

核聚变的燃料，氢的同位素氘在海水中储量极为丰富，从一升海水中提出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。核聚变反应堆不会产生污染环境的硫、氮氧化物，更不会释放温室效应气体，而且核聚变反应堆具有绝对的安全性。可以说它是一种无污染，无核废料，资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题。

这话说起来容易，实践起来谈何容易，太阳是一颗中等质量的恒星，质量相当于地球的N倍，其内部可以达到1500万开氏度的高温和N个大气压的高压，所以能够产生可持续的核反应。而氢弹，其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信，利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。

受控核聚变反可用惯性约束或者磁约束的方式使之发生可控的、安全的核聚变反应，从中获得的热量可以转化为机械能，进而转化为电能，以替代目前广为使用的化石能源。

另外，受控核聚变不是一个独立的专业，而是一个高度综合的学科。有搞激光的，有搞阀门的，有搞等离子体物理的，有搞材料的，电控的，计算机的，等等等等，太多了……没有任何一个人能掌握关于它的所有知识，所以，它是研究是建立在整个国家的整体制造能力之上的。

（资料来源：直观学机械）

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