中國科學(xué)院等離子體所11月12日發(fā)布消息，我國“人造太陽”項(xiàng)目獲得重大突破，首次實(shí)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首次達(dá)到1億度。
人造太陽指的是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變試驗(yàn)裝置。中國的人造太陽又稱為“東方超環(huán)”，是世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克，也是中國第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。
太陽的光和熱來源于氫原子核聚變反應(yīng)所釋放出的能量，東方超環(huán)是讓海水中大量存在的氘和氚在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，因而被稱為人造太陽。
盡管人造太陽進(jìn)入生活可能還需數(shù)十年，但是，中國的人造太陽在全球首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行。這既為國際熱核聚變試驗(yàn)堆（ITER）和未來中國聚變工程試驗(yàn)堆（CFETR）的建設(shè)和運(yùn)行打下基礎(chǔ)，也是熱核聚變試驗(yàn)堆的一個里程碑。
人造太陽的核心目標(biāo)是解決人類可持續(xù)發(fā)展的能源問題。與水電、風(fēng)電、核能等清潔能源相比，人造太陽擁有可持續(xù)、清潔、安全等所有優(yōu)點(diǎn)，因而被視為進(jìn)入第四次工業(yè)革命的最強(qiáng)大的基石之一。
人造太陽是清潔能源的代表，既安全，又取之不盡。其與現(xiàn)有的核能（核電站）并非一回事，它們的區(qū)別在于，前者是利用核聚變，后者是利用原子核裂變反應(yīng)的能量來發(fā)電或作為動力驅(qū)動，如核動力航母等。
但是，核電站的核能存在核廢料的處理、核輻射、核燃料鈾的開采和提料難等問題，安全問題更是籠罩在人們心頭的陰影。
與之相比，人造太陽的安全問題可以控制，而且聚變產(chǎn)物沒有放射性。由于聚變反應(yīng)需要的條件比較高，一旦發(fā)生事故，造成反應(yīng)的等離子體約束破裂，聚變反應(yīng)便會終止。因此，聚變?nèi)剂系谋４孢\(yùn)輸、聚變電站的運(yùn)行都比較安全。
另外，聚變原料取之不盡，其主要燃料就是海水中的氘和氚。一升海水提取的氘能產(chǎn)生的聚變能源相當(dāng)于300升汽油。
然而，要想讓人造太陽的產(chǎn)能和供能成為現(xiàn)實(shí)，必須有幾個條件。一是1億度以上的高溫，二是長時間約束在有限的空間中，三是有足夠高的密度。在高密度條件下，當(dāng)?shù)入x子體溫度達(dá)到1億度以上，可使數(shù)目可觀的粒子具有足夠動能克服原子核之間的斥力而實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，從而產(chǎn)生可觀的聚變能。
現(xiàn)在，中國的人造太陽已經(jīng)達(dá)到了等離子體溫度1億度以上，放電脈沖也延長到100秒以上。但是，在溫度和時間上還需要向上億度、數(shù)千秒的目標(biāo)邁進(jìn)，而且需要有可控性，才有可能實(shí)現(xiàn)人類利用人造太陽能的目標(biāo)。
此外，人造太陽所進(jìn)行的核聚變研究還會帶來衍生和伴隨技術(shù)，如超導(dǎo)磁體技術(shù)、大功率電源技術(shù)、超高真空技術(shù)、超低溫技術(shù)等。既給公眾和民生帶來福祉，也讓人類進(jìn)入全新的時代。
□張?zhí)锟保▽W(xué)者）
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