解说:中国创纪录的“人造太阳”实验聚变反应堆是什么?
在 20 秒内,中国的“人造太阳”EAST 达到了 2.88 亿华氏度的峰值温度,比太阳热十倍以上。什么是 EAST,它是如何运作的?

据官方媒体报道,中国的实验性先进超导托卡马克 (EAST) 模仿太阳的能量产生过程,在其以 2.16 亿华氏度(1.2 亿摄氏度)的温度下运行 101 秒后创下了新纪录。再过 20 秒,人造太阳的最高温度也达到了 2.88 亿华氏度(1.6 亿摄氏度),比太阳热十倍以上。
中国科学家的最新成果是该国寻求以最少的废物释放清洁和无限能源的重要一步。深圳南方科技大学物理系主任李淼告诉环球网次。
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但专家表示,中国的实验性“人造太阳”还有很长的路要走。厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强表示,一座工作反应堆要从试验阶段出现,需要几十年的时间。
那么,什么是中国的“人造太阳”EAST?
实验先进超导托卡马克(EAST)反应堆是位于中国合肥的中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)的先进核聚变实验研究装置。人造太阳的目的是复制核聚变过程,这与为太阳提供动力的反应相同。
EAST 是目前在全国运行的三大国内托卡马克装置之一。除了 EAST,中国目前正在运行 HL-2A 反应堆和 J-TEXT。 2020年12月,中国最大、最先进的核聚变实验研究装置HL-2M托卡马克装置首次通电成功,成为中国核电研究能力提升的重要里程碑。
自 2006 年首次投入使用以来,EAST 已在极热等离子体的限制持续时间方面创造了多项记录。 EAST项目是国际热核实验反应堆(ITER)设施的一部分,该设施将于2035年投入运行时成为世界上最大的核聚变反应堆。 该项目包括印度、韩国、日本、俄罗斯等多个国家的贡献和美国。
“人造太阳”EAST是如何工作的?
EAST 托卡马克装置旨在复制由太阳和恒星进行的核聚变过程。核聚变是一种在不产生大量废物的情况下产生高水平能量的过程。以前,能量是通过核裂变产生的——在这个过程中,一个重原子的原子核分裂成两个或更多个较轻原子的原子核。
虽然裂变是一个更容易进行的过程,但它会产生更多的核废料。与裂变不同,聚变也不排放温室气体,被认为是一种更安全的过程,事故风险较低。一旦掌握,核聚变有可能提供无限的清洁能源和非常低的成本。
为了发生核聚变,巨大的热量和压力施加在氢原子上,使它们融合在一起。氘和氚的原子核——都在氢中发现——被融合在一起形成一个氦原子核,一个中子以及大量的能量。
燃料被加热到超过 1.5 亿摄氏度的温度,从而形成亚原子粒子的热等离子体汤。在强磁场的帮助下,等离子体远离反应器壁,以确保它不会冷却并失去产生大量能量的潜力。等离子体被长时间限制以进行聚变。
最新记录是什么,为什么重要?
EAST 反应堆在周五创下了新纪录,它的等离子体温度达到了 2.16 亿华氏度,并且还设法在 2.88 亿华氏度下运行了 20 秒。从这个角度来看,太阳的核心温度仅达到约 1500 万摄氏度,这意味着反应堆能够接触到比该温度高 10 倍的温度。
实验反应堆背后的科学家的下一个目标是长时间保持高温。此前,EAST在2018年曾达到创纪录的1亿摄氏度。
林伯强告诉环球时报,就中国的绿色发展而言,这是朝着正确方向迈出的一步。他说,这更像是一项对中国推动绿色发展至关重要的未来技术。但是,尽管这是一个重大的发展,但 Boquiang 说,距离中国能够看到一个功能齐全的人造太阳还有 30 年的时间。
但中国并不是唯一一个达到高等离子体温度的国家。 2020 年,韩国 KSTAR 反应堆创造了一项新纪录,将等离子体温度保持在 1 亿摄氏度以上 20 秒。
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