能源是人类社会发展的动力源,而如何获取清洁、稳定的能源一直是科学家们不懈追求的目标。在这个背景下,中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)成为备受瞩目的“人造太阳”,在核聚变技术领域取得了一系列重大突破。

EAST的发展历程
EAST是中国科学家为探索清洁能源而建设的可控核聚变实验装置。其运行原理是通过核聚变反应释放光和热的原理,模拟太阳内部的等离子体状态,实现在地球上产生持续且清洁的能量。EAST的发展经历了多个阶段的突破:
1. 全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置的建设(2006年):中国成功完成世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置的首轮物理放电实验,标志着中国在核聚变领域迈出了重要的一步。
2. 电子温度达到5000万度的重大突破(2016年):EAST实验在国际上取得了电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电记录,为后续的研究打下了基础。
3. 稳态长脉冲高约束等离子体运行的世界纪录(2017年):EAST再次刷新了世界纪录,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,显示出其在核聚变技术上的领先地位。
4. 可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行(2021年):EAST成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行,将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍,突显了其在高温高密等离子体控制方面的成就。
5. 403秒稳态长脉冲高约束等离子体运行的重大突破(2023年):EAST在2023年4月12日实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,这是一个创世界纪录的重大突破,为可控核聚变实现发电迈出了坚实的一步。

技术难题与突破
EAST的成功突破离不开中国科学家在多个方面的技术攻关。在等离子体控制、加热、壁处理、先进诊断等方面,EAST的技术不断提升:
1. 等离子体控制技术:EAST在长时间尺度下解决了等离子体位形约束的问题,实现了高温高密等离子体的稳定运行。
2. 加热技术:通过先进的射频波加热与电流驱动技术,EAST成功实现了电子温度达到5000万度的等离子体放电,为高温高密等离子体的实现提供了关键支持。
3. 壁处理技术:对等离子体与壁相互作用的问题进行研究,改善了等离子体的性能,延长了运行时间。
4. 先进诊断技术:EAST拥有200多项核心技术和2000余项专利,采用先进的诊断技术对等离子体进行实时监测,为实现高温高密等离子体提供了重要数据支持。

中国“人造太阳”的未来展望
EAST的403秒稳态长脉冲高约束等离子体运行是一个具有重大意义的里程碑。这一突破不仅对科学家们深入了解等离子体物理,解决聚变能源经济性和可行性问题具有重要影响,也为中国下一代聚变工程实验堆的建设奠定了基础。
1. 对聚变能源的影响:EAST的成功运行为聚变能源的可行性提供了更多的实验证据,推动了聚变能源技术的研究和发展。这将有助于解决人类对清洁、可持续能源的需求,减少对有限资源的依赖。
2. 下一代“人造太阳”工程:中国已完成下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆的工程设计,未来将着手建设世界首个聚变示范堆。这标志着中国在聚变能源领域的领先地位将得到进一步巩固。
3. 全球合作与可持续发展:EAST作为全球联合建设的一部分,凝聚了国际科学家的共同努力。未来,中国将继续加强与其他国家的合作,共同推动聚变能源技术的研究,为人类社会的可持续发展贡献力量。

中国“人造太阳”EAST的403秒稳态长脉冲高约束等离子体运行是中国在核聚变领域取得的又一重大突破。这一成就不仅在科学上具有重要意义,也为清洁能源的发展开辟了新的可能性。随着中国科学家不断攻克技术难题,未来人类或将迎来一个更清洁、更可持续的能源时代。中国“人造太阳”的光芒将继续照亮人类前行的道路,为未来能源的发展注入新的活力。