1.2億攝氏度,保持101秒,EAST究竟有多牛?


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1.2億攝氏度,保持101秒,EAST究竟有多牛?

中國再破世界紀錄,一旦突破,能源不再是問題!

2021年5月28日,這是值得國人高興的日子,因為在這一天,我國科研人員的研究成果再次刷新世界紀錄。

當日,中科院合肥物質科學研究院的科學家,利用EAST(下圖)創造了新的世界紀錄,成功實現可重複的1.2億攝氏度、101秒和1.6億攝氏度、20秒的等離子體運行。

此前的紀錄,是由韓國科學家於2020年年底創造的,韓國人的人造小太陽在1億攝氏度的狀態下運行了20秒。

可不要小看這短短幾十秒的提升,20秒和101秒相差了5倍,可這只用了半年時間,未來500秒、1000秒也是可期的。這足夠其它國家追上一陣子了。新紀錄,進一步證明可控核聚變的可行性,也為邁向商用奠定了基礎。

這雖然是中國科研人路上的一小步,但卻是人類向核聚變能源應用邁出的重要一步。

科學研究顯示,原子核中蘊含著巨大的能量,原子核一分一合,只要利用得當,人類就能夠從原子核中獲得源源不斷的能量。僅1千克鈾235完全裂變後,就相當於2000噸優質煤充分燃燒後所釋放出的能量。

核聚變,相信大家並不陌生,太陽的巨大能量就源於內部的核聚變反應,太陽核心區域的氫正在源源不斷地聚變為氦。氫彈爆炸就利用了核聚變釋放能量。

核能發電都要先燒水,再利用水蒸氣推動發電機運轉。現在全世界的核電站採用的是可控核裂變技術,而核聚變不像核裂變那樣會產生放射性核廢料,並且核聚變能源的原材料“氫”,在地球上幾乎取之不盡,因此被視為“終極能源”。這也是全球許多大國爭相研究的原因。

此次用到的科研設備EAST,全稱全超導託卡馬克核聚變實驗裝置,它是我國的重大科技基礎設施,利用它可以創造類似太陽上的核聚變反應機制。

EAST究竟有多牛?

超高溫、超低溫、超高真空、超強磁場、超大電流,這些名詞足以證明。因為要實現可控核聚變,就必須將這些尖端技術匯於一爐,所以這一套裝置非常複雜。沒有一定的家底和前期的技術積累,一般國家還真玩不動這個,更別說創造新的記錄。

為了實現本次突破,EAST上近百萬個零部件必須完美地協同工作,並且我國還首次採用了全金屬主動水冷第一壁、高性能鎢偏濾器等關鍵技術。相關科研人員介紹,EAST上的核心技術有200多項,專利近2000項。

可控核聚變的難點在於聚變的產生和聚變物的約束。

要想實現核聚變發電,首先得讓核聚變反應持續穩定地進行下去。而要讓氫原子核發生聚變,就必須讓它們處於高溫高壓狀態,並且還要長時間穩定地持續下去。這意味著,我們必須在地球上模擬出太陽內部的環境。

在太空中,太陽是依靠重力約束聚變物,而在地球上主要有兩種約束方法:磁約束和激光慣性約束,目前最有希望的就是磁約束。託卡馬克是一種利用磁場約束上億攝氏度等離子體的一種設備,與之原理類似的還有仿星器。 EAST就屬於託卡馬克。

為了將核聚變燃料加熱到上億攝氏度,並持續保持這個溫度,EAST的總功率達到了34兆瓦,這相當於大約6.8萬台家用微波爐一起加熱。 EAST的磁場由超導體產生,不是普通的電磁鐵產生的,因為只有這樣才能產生超強的磁場,用以約束上億度的核反應物。僅靠磁場還不行,必須要用地表大氣壓約一千億分之一強度的“超高真空”隔熱,這樣才能避免高溫損壞EAST。

除了EAST,我國下一代“人造太陽”裝置也已經完成了工程設計,未來我國還計劃建設全球首個聚變電站。前期的技術、資金等投入雖然很大,但是一旦成功,將獲益良多。

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