中国「人造太阳」创造新世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行 403 秒,这一突破有哪些意义?

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heronylee 发表于 2023-9-17 06:19:17|来自:北京 | 显示全部楼层 |阅读模式
第122254次实验!4月12日21时,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(east)创造新的世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,对探索未来的聚变堆前沿物理问题,提升核聚变能源经济性、可行性,加快实现聚变发电具有重要意义。



“一团耀眼的白光从山脉尽头升起……”在科幻小说《三体》中,太空飞船核聚变发动机发出的光芒如同太阳。利用核聚变等技术,人类走出地球家园,成为真正的太空文明。
万物生长靠太阳。太阳之所以能发光发热,是因为内部的核聚变反应。核聚变能源的原材料在地球上极其丰富,且排放无污染,如果能造一个“太阳”来发电,人类有望实现能源自由。



这是实验成功后的全超导托卡马克核聚变实验装置(east)控制大厅(4月12日摄)。新华社记者 黄博涵 摄
但要造出能实用的“人造太阳”,需要上亿摄氏度的等离子体、超过千秒的连续运行时间和1兆安的等离子体电流,挑战极大。为此,全球科学家们已努力70多年。
形如“巨炉”,一腔“热火”胸中涌。east作为国家重大科技基础设施,拥有类似太阳的核聚变反应机制。
4月12日晚,经过十几年聚力攻关,east成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,刷新2017年的101秒世界纪录,实验现场一片欢腾。



4月12日,在全超导托卡马克核聚变实验装置(east)控制大厅,科研人员在实验成功后庆祝。新华社记者 黄博涵 摄
“shot:122254。”east控制大厅屏幕上的数字显示,这是历经十二万多次实验取得的成功。



4月12日,east物理实验总负责人龚先祖注视着实验成功后的数据。新华社记者 张端 摄
“这次突破的主要意义在于‘高约束模式’。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说,高约束模式下粒子的温度、密度都大幅度提升,“这为提升未来聚变电站的发电效率,降低成本奠定了坚实物理基础。”


4月12日,部分科研人员在实验成功后的east控制大厅留影。新华社记者 张端 摄
据悉,east装置上有核心技术200多项、专利2000余项,汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一炉,共有上百万个零部件协同工作。这次成功突破,离不开等离子体控制、加热、壁处理、先进诊断等技术提升和内真空室改善。
目前,下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计,未来瞄准建设世界首个聚变示范堆。
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bluejelly 发表于 2023-9-17 06:19:38|来自:北京 | 显示全部楼层
不如酱香茅台那样稳定复现,但比高温超导要好的多,不过可能会造成很多人买到烂尾楼。
gibbet/猫 发表于 2023-9-17 06:20:21|来自:北京 | 显示全部楼层
看吧 在这个问题下面 就没人刷第四次工业革命人类之光了
南京电信 发表于 2023-9-17 06:20:31|来自:北京 | 显示全部楼层
谢邀。
意义应该是让国家更有动力搞核聚变,以及让科研人员更有信心,更有干劲儿的继续努力吧。
毕竟我们距离可控核聚变商业化只剩50年了(狗头)。
关于核聚变,我不是专业人士,但是之前对这个感兴趣,也稍微了解了一些相关知识。这里随便说说,如有错漏,欢迎专业人士指正。
核聚变大家基本都知道是什么,简单讲就是把两个轻的元素搓到一起变成一个重的元素,这个过程会释放巨大的能量。核聚变是宇宙中最最普遍的现象,毕竟所有恒星内部都在进行着聚变反应。但恒星内部那种高温高压的环境是很难在地球上模拟出来的,因此人类在利用核聚变的道路上走的异常艰辛。
只要条件合适,什么元素都能聚变,但最容易的肯定就是最轻的元素——氢元素了。我们目前研究最多的是氢的同位素,氘氚的聚变。这也是可控核聚变的主流方向。


可控核聚变的实现方向目前有两个,一个是靠强大的磁场束缚住原子,让它们达到聚变的条件,使用的装置叫托卡马克。另外一个是模拟恒星聚变的条件,用强大的激光束轰击氘氚小球,让它们在高温高压下产生聚变,使用的装置叫仿星器。这两种方案优缺点都很明显。但目前托卡马克更为主流一些,各种指标的世界记录也基本都来自托卡马克。
我国的合肥超环,就是全超导托卡马克装置。前身是苏联的托卡马克装置T-7。苏联是最早投入可控核聚变研究的国家之一,也取得了巨大的成果,许多可控核聚变上的“第一次”,都是苏联创造的。苏联解体之后,我国接手了他们最先进的托卡马克装置和一大批专家,经过数十年发展,我国已经在核聚变领域,尤其是托卡马克方向上,达到了世界领先的水平。
我国在超导线圈方面非常厉害。前面说了,托卡马克是靠强大的磁场约束原子,超导线圈绝对是造磁场的一大利器。我国的超导线圈非常牛,不但自己用,还没事就帮法国日本的托卡马克升级个线圈啥的。
目前托卡马克也有国际合作,就是著名的鸽王ITER。全称“国际热核聚变实验堆计划”。这个项目1985年就提出了,2005年正式立项,集结了全世界核聚变领域的所有玩家。不过这种国际合作项目,免不了各种扯皮。光选址就撕了很久,最终花落法国。当然,目前进展也是非常龟速,好像一期工程完工日期已经推到2030年以后了。


关于可控核聚变,我个人觉得,在大方向上,这是人类文明发展的希望吧。毕竟解决不了能源问题,星辰大海都是奢望。
但我们目前走的路是不是正确的?托卡马克能成功吗?还有没有其他的奇技淫巧是我们没能发现的?这些问题谁也无法回答。但至少我们每一个小突破,都是通往成功的路上的坚实脚印,让我们看见了希望的曙光。这也是我们为了这次“403秒世界纪录”而欢欣鼓舞,激动不已的原因所在。
加油吧~
xiaozao 发表于 2023-9-17 06:20:42|来自:北京 | 显示全部楼层
意义跟之前2017年100秒差不多吧。。。就都是把运行时间拉长。
国内有合肥和成都两个单位这种托卡马克出名。一个奔着把运行时间拉长,一个奔着把电流做大。
以后这种问题,只需要看是合肥、还是成都,就知道意义是什么了。
JCRen.net 发表于 2023-9-17 06:21:07|来自:北京 | 显示全部楼层
庆幸科技掌握在文明手中

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