“人造太阳”刷新世界纪录

■ 本报记者 汪永安

版次:06  2022年08月20日

去年以来,合肥科学岛上被称作“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)两次创造世界纪录,标志着我国在稳态高参数磁约束聚变研究领域站在国际前沿。

2021年5月28日凌晨,中科院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置开展第16轮物理实验,实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。本次物理实验成果是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。这些关键技术是我国聚变科学家和工程师自主发展掌握的聚变工程核心技术。

核聚变能是人类未来理想的清洁能源之一。实现核聚变发电的两大难点是如何实现上亿摄氏度点火和等离子体稳定长时间约束控制。上亿摄氏度等离子体长时间维持尤为困难,这需要将上亿摄氏度等离子体与零下269摄氏度超导磁体、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。

2021年12月30日夜,“人造太阳”再次创造新的世界纪录,实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,是目前世界上托卡马克装置实现的最长时间高温等离子体运行。“这次我们把近7000万摄氏度等离子体维持了1000秒。我们花了近3个月,对加热系统、控制系统、电源系统等进行了升级改造。”面对全新的世界纪录,EAST装置物理实验总负责人龚先祖欣喜地说,这是等离子所四代科研人员共同努力的结果。

上亿摄氏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。目前,EAST装置是国际上唯一具备与国际热核聚变实验堆(ITER)类似加热方式和偏滤器结构的磁约束核聚变实验装置,是唯一能在百秒量级条件上全面演示和验证ITER未来400秒科学研究目标的实验装置。