摘要:①EAST装置是在安徽省合肥市中国科学院等离子体物理研究所。②EAST是全球首个全超导托卡马克装置,由我国自主设计、建造和运行。它的目标是模拟太阳内部的核聚变反应,探索实现可控核聚变能源的技术路径。
我国自主研发的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置在可控核聚变领域取得的多项重大突破究竟是什么?对咱们又有啥作用呢?
一、我国“人造太阳”研发成功的地点与背景
①EAST装置是在安徽省合肥市中国科学院等离子体物理研究所。②EAST是全球首个全超导托卡马克装置,由我国自主设计、建造和运行。它的目标是模拟太阳内部的核聚变反应,探索实现可控核聚变能源的技术路径。
二、实现的是 “首次一亿度运行”的科学突破
1.关键实验有2两次:一是2021年5月,EAST实现了1.2亿摄氏度等离子体运行101秒、1.6亿摄氏度运行20秒的里程碑。二是2023年4月,EAST再次刷新纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。三是2025年1月22日,EAST再刷新记录,一亿摄氏度1066秒。
2.有什么科学意义呢?
①看温度可行不:太阳核心温度约1500万摄氏度,而核聚变发电需要至少1亿摄氏度以上的高温。EAST的实验证明人类可以长时间维持极端高温等离子体。
②看约束时间怎么样:等离子体在磁场中被稳定约束的时间越长,核聚变反应越接近可控。
③看技术挑战谁在干:超导磁体、材料耐高温、等离子体控制等核心技术均由中国团队自主突破。
三、 “人造太阳”究竟有什么样的作用呢,长短目标都要得
1.短期目标是验证:验证可控核聚变科学可行性,攻克关键技术(如等离子体控制、材料抗辐照、能量输出增益)。
2.长期目标是可控又无限:实现可控核聚变发电,为人类提供近乎无限的清洁能源。
3.燃料来源是可行的:氘(海水提取)和氚(锂增殖),资源储量可满足人类数万年需求。
4.清洁安全最关键:不产生温室气体,无核废料,辐射风险极低。
四、对当今我们的社会个人都啥重大意义呢
①是能源革命是根本:若核聚变发电商业化,将彻底解决化石能源枯竭、碳排放和环境污染问题。能源成本大幅降低,电力供应不再受限于地域或资源分布。
②科技推动才是真:EAST的技术积累(如超导磁体、高温材料)已带动中国在超导、精密制造、人工智能控制等领域的进步。
我国通过EAST项目为国际热核聚变实验堆(ITER)贡献了关键技术和经验。
③国际合作见分晓:中国是ITER计划(全球最大的核聚变项目)的七方成员之一,EAST的成果直接支持ITER建设。
④公众影响更重要:核聚变研究提升了公众对清洁能源的信心,推动全球应对气候变化的共识。
五、巨大的挑战与未来可企的展望
①技术难点有两项:一是如何将实验成果转化为持续发电(目前EAST尚未实现能量净增益)。二是开发耐高温、抗中子辐照的材料(如钨铜合金)。
②未来可期的时间点:一是我国计划在2050年前后建成示范性核聚变电站。二是ITER预计在2035年实现“点火”(能量输出大于输入)。
小编的一些体会:我国“人造太阳”的突破不仅是科学领域的里程碑,更是人类向终极能源迈出的关键一步。若成功的实现,将重塑全球能源格局,推动可持续发展。尽管商业化仍需数十年,但每一次实验进步都在为“人造太阳照亮地球”之梦铺平道路。
本文的主要参考文献:
1. 中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP).2023. EAST全超导托卡马克核聚变实验装置最新进展.
2. 新华社. 2021.5.28日. 中国“人造太阳”创亿度百秒世界纪录.
3. ITER Organization. 2023. 国际热核聚变实验堆(ITER)计划进展.
4. 胡润研究院. 2022. 《中国高净值人群投资移民白皮书》. 北京: 胡润百富出版社.
5. Wan, B. et al. 2021. Progress of the EAST project in steady-state high-performance plasma operation. Nuclear Fusion, 61(10), 106001. DOI: 10.1088/1741-4326/ac1b1f
来源:雨德看世界