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“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。用核聚变等技术,人类走出家园,成为真正的太空文明。
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5倍时长打破韩国原世界记录
“98、99、100!”5月28日凌晨3时02分,在中科院合肥物质科学研究院EAST控制大厅,当大屏幕上的数字突破100秒时,所有在场科研人员不禁露出微笑、鼓掌欢呼。

“人造太阳”1.2亿摄氏度成功“燃烧”100秒时,内部的红外影像 中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所供图
项目总负责人龚先祖使劲捶了几下桌子,难掩自己激动万分的心情。

身旁的副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛轻拍了他两下,两人拥抱在一起。

5月28日凌晨,EAST实验成功后宋云涛(前左)、龚先祖(前右)等科研人员起立庆祝 新华社记者周牧 摄
总负责人龚先祖表示,通过大家10个月、24小时几班倒的奋战,终于收获了他们所期望的结果。该成绩打破了去年年底韩国创造的1亿摄氏度20秒的记录,将时间延长了5倍。
此前,EAST曾在2017年实现稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,温度为5000万摄氏度,成为世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。
在2018年,该装置等离子体中心电子温度首次达到1亿度。2020年4月,EAST在1亿度的高温下维持了近10秒。
本次实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行,是中国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关键技术。

实验成功后的EAST控制大厅场景 新华社记者周牧 摄
团队平均年龄34岁
先后两次获得国家科技进步一等奖
中科院合肥物质研究院等离子体所“匠心聚合、质量极限”核聚变大科学工程创新团队是世界首个全超导核聚变实验装置EAST的设计团队,2020年4月27日他们获得了“中国青年五四奖章集体”。
“零下269度的‘超低温’到1亿度高温,东方超环、人造太阳,创造出了世界核聚变的非凡业绩”
这个团队平均年龄34岁,先后两次获得国家科技进步一等奖。

图片来源:合肥物质研究院等离子体所
他们自主设计研制并拥有完全知识产权的世界首个全超导核聚变实验装置EAST,自主发展68项关键核心技术,建成20个国际先进的平台和系统,创造100.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行的世界纪录,实现高约束,高密度高比压的完全非感应先进稳态运行模式和1亿度高温等离子体运行。

图片来源:中国青年报
团队代表中国参加ITER计划,承担的科研任务100%国产化。团队开展“以我为主”的国际合作,与30个国家和地区建立合作交流关系。全面参与合肥综合性国家科学中心建设,研制国家十三五大科学装置,同时积极推动中国聚变工程实验堆项目建设。
离建造世界首个核聚变电站还有多远?
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表示,“这个物理结果,为我们国家独立自主地建造世界第一个核聚变电站奠定了坚实的物理和工程基础。”
不过,要说实现真正的可控核聚变,在这关键的一步之后,对于科研人员们而言,还有很长的路要走。
人在现场、参与项目的知乎网友@闫某某就在表达激动心情后,分析道:
核聚变发电能否实现,主要看等体温度、密度和约束时间三项。
现在这次实验,不论是温度还是约束时间,都是非常高的,可以说是比较关键的一步。当然,也还是不太够的,密度现在也远远不够,在10的19次方这个量级。
所以,意义有,但离实现还远。

他也具体介绍了一些接下来需要面临的理论和实践困难:

中科大博士、中广核研究院工程师@tom zhang也表示,距离核聚变建成商用,除了技术问题,也有堆经济性等经济因素需要考虑,不过相信这轮实验还会有更好的结果。

“大国重器”EAST
最后再来介绍一下此项目的主角:中国“人造太阳”,又被称为东方超环的EAST。
它的全名叫先进实验超导托卡马克实验装置,原名HT-7U,为了好记又形象,2003年正式更名EAST,由我国自行设计研制。EAST实验装置的主机部分高达11米,直径达8米,重约400吨。主要由超高真空室、纵场系统、极向场系统、内外冷屏、外真空杜瓦及支撑系统等六大部件组成。

它的实验运行需要大型超高真空、大型超导体测试、大规模低温液氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型计算机控制和数据采集处理等多种先进系统支持。
它是中国科学院等离子体物理研究所在合肥建设的世界第一个全超导磁体托卡马克核聚变反应试验性装置。
它的建成也使我国成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家,使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。


编 辑丨李逸燃
校 对丨郁惠颖
校 审丨慧 子、张继红
值班编委丨汤 杰
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