在中国合肥的科学殿堂里,一项关于未来能源的伟大探索正取得突破性进展。科学家们正致力于打造一个梦想中的核聚变反应堆,它承诺带来无限且成本极低的清洁能源。近日,他们成功地将等离子体加热至超过1亿摄氏度(相当于1.8亿华氏度)的高温,并维持了这一状态长达1066秒,这一成就刷新了世界纪录。
这一历史性的时刻发生在合肥等离子体物理研究所的先进超导托卡马克(EAST)实验设施中,时间定格在周一。此次的突破超越了EAST在今年4月所创造的403秒的记录,标志着中国在核聚变研究领域的又一重大飞跃。
作为中国“人造太阳”项目的核心部分,EAST实验装置正经历着一系列严苛的测试。科学家们深知,要实现聚变反应堆的持续供电,聚变装置必须在稳定状态下高效运行数千秒。EAST研究所所长宋云涛指出,这是通往聚变发电的关键一步。
在地球上模拟核聚变,挑战重重。科学家们必须创造出比太阳核心还要高的等离子体温度,以克服地球较小的质量所带来的限制。据估计,太阳核心的温度约为1500万摄氏度,而EAST所实现的温度远超这一数字。
周一的突破不仅展现了未来聚变反应堆所需的极端条件,也证明了EAST具备模拟聚变发电厂运行环境的能力。宋云涛强调,实验还采用了高约束模式,这是未来聚变反应堆高效运行的关键模式之一。这一成就为国际热核聚变实验反应堆(ITER)等国际合作项目提供了宝贵的经验和见解。
核聚变,这一将轻原子核结合成重原子核的过程,释放出的能量巨大,正是太阳和其他恒星持续发光的源泉。与传统能源相比,核聚变不仅使用丰富的原材料,而且不产生温室气体排放,被视为解决人类能源危机的最有希望的途径之一。
然而,复制太阳内部的条件绝非易事。核聚变装置需要将等离子体加热到极端高温,并维持足够长的时间以触发聚变反应。EAST,这个位于合肥的甜甜圈形状的装置,正是科学家们探索核聚变技术的前沿阵地。它使用强大的磁场将等离子体限制在装置内,并加热到前所未有的高温。
自2006年建成以来,EAST已成为世界领先的核聚变研究平台之一。迄今为止,它已进行了超过15万次的等离子体操作。通过不断的测试和优化,科学家们逐渐将等离子体操作时间从最初的30秒延长到了现在的1066秒。这一过程中,他们克服了无数挑战,包括等离子体温度和密度的突然下降等潜在风险。
在高约束模式下运行EAST,更是对科学家们的巨大考验。为了应对这些挑战,EAST的研究人员不断优化加热系统、提高控制精度和改进诊断方法。他们的努力最终换来了超过17分钟的稳定运行时间,为未来的聚变发电奠定了坚实基础。
中国的聚变工程试验反应堆(CFETR)项目也在紧锣密鼓地进行中。据相关媒体报道,该项目已完成工程设计阶段,预计将于2035年投入运营。与此同时,国内的商业聚变公司也在蓬勃发展。例如,总部位于上海的初创企业能量奇点,已经成功利用其洪荒70装置产生并维持了等离子体,这是世界上第一台由私营公司建造的全高温超导托卡马克。