“人造太陽”裝置首次實現(xiàn)1億攝氏度等離子體運行 朝著未來又邁出一步

11月12日，從中科院合肥物質(zhì)科學研究院傳出振奮人心的消息：在剛剛結(jié)束的2018年度EAST物理實驗中，有“人造太陽”之稱的EAST裝置實驗獲重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度，朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步。

EAST是等離子體所自主設計、研制并擁有完全知識產(chǎn)權的磁約束核聚變實驗裝置，是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克，也是我國第四代核聚變實驗裝置，它的科學目標是讓氘和氚在1億到2億攝氏度高溫條件下，像太陽一樣發(fā)生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源。圍繞該裝置的科研主要是瞄準并解決未來聚變能商用目標的關鍵科學問題。近年來EAST在高性能、穩(wěn)態(tài)、長脈沖等離子體研究方面取得了多項原創(chuàng)性成果：2016年等離子體中心溫度達到5000萬攝氏度，2017年達到8000萬攝氏度，同時創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運行的世界紀錄。

當?shù)入x子體溫度上升到上億攝氏度時，任何固體材料都將熔毀。因此，需要用特殊形態(tài)的磁場把由氘、氚等原子核及自由電子組成的一定密度的高溫等離子體約束在有限體積內(nèi)，使之脫離器壁并限制其熱導，這是實現(xiàn)受控熱核聚變的重要條件。 “等離子體就被約束在這個‘磁籠’中，像一個中空的面包圈。 ”中科院等離子所托卡馬克物理研究室主任徐國盛研究員告訴記者。

2018年度EAST物理實驗歷時4個多月，面向未來聚變堆先進穩(wěn)態(tài)運行模式的發(fā)展和長脈沖運行下的關鍵科學技術問題，重點開展了高功率加熱下堆芯物理機制研究的系列實驗。通過優(yōu)化穩(wěn)態(tài)射頻波等多種加熱技術在高參數(shù)條件下的耦合與電流驅(qū)動、等離子體先進控制等，結(jié)合理論與數(shù)值模擬，實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦。在電子回旋與低雜波協(xié)同加熱下，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度，獲得的相關參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運行模式所需要的物理條件。

徐國盛表示，EAST本年度取得的這些實驗成果為未來ITER(國際熱核聚變實驗堆)運行和正在進行的中國聚變工程實驗堆工程和物理設計提供了重要的實驗依據(jù)與科學支持。