中国“人造太阳”创纪录意味着什么?

原创 PC4f5X  2021-05-30 16:13 

原标题:中国“人造太阳”创纪录意味着什么?

■ 观察家

这是在发展核聚变终极能源方面,取得的又一次重要进展。

5月28日,中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),创造了新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。

这意味着人类让核聚变成为取之不竭用之不尽清洁新能源的努力,又取得了一次重要进展。

能源是驱动万物运行的根本动力。现今人类使用的能源都存在诸多缺陷,不能全面和充分满足人类需求,而核聚变能源则被认为是理想的终极能源。

据测算,1升海水中含有的氘,核聚变反应后即可产生300升汽油燃烧的能量,生成物也没有危害。虽不是“永动机”,但核聚变可超长时间地提供能源,不仅可实现美国漫威英雄钢铁侠依靠胸口那个小型反应炉供能,电动汽车、手机等也都不用充电。而且,其原料从海水中就能获得,成本也将极为低廉。

核聚变的首要条件,是使燃料处于物质第四态,即等离子体态。而当等离子体的温度达到几千万摄氏度甚至数亿摄氏度时,原子核可以克服斥力进行聚合反应。再加上足够的密度和足够长的热能约束时间,核聚变反应就可以稳定地持续进行。但如何实现上亿摄氏度点火和等离子体稳定长时间约束控制,这两点尤为困难。

由于认识到核聚变是解决人类未来能源的终极目标,因此,国际上核聚变研究既有合作,也有竞争。

合作的标志是,2020年7月28日,国际热核聚变实验堆(ITER)计划重大工程安装启动仪式在法国该组织总部举行。ITER计划由中国与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同实施。

2020年12月28日,韩国超导托卡马克高级研究(KSTAR,称为韩国的“人造太阳”)创造当时新的世界纪录,其离子体在超过1亿摄氏度下维持了20秒钟。显然,要比中国现在的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行在温度上较低,在时间上也差了5倍。

而在更早之前的2018年,美国麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心,开始设计建造比ITER更先进的聚变反应堆SPARC,比ITER反应堆体积缩小数十倍、成本大幅降低。但这一目标能否实现,还有待观察。

现在,中国研究人员实现了1.2亿度101秒等离子体运行,把相关世界纪录提高了5倍,说明中国在此方面又有了重大进展,也向获得核聚变能源又迈出了重要一步。

未来如果实现“人造太阳”产能和供能,对于整个人类世界将是比工业革命更能推动社会进步的又一次科技革命。

□张田勘(专栏作家)

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