在中國合肥一個(ge) 實驗大廳裏,有一座3層樓高的“鐵罐”。它叫EAST,是全世界最先進的探索可控核聚變的裝置之一。因為(wei) 它的成功,中國人站在了核聚變研究的前沿。
可控核聚變或許是能源領域的最大指望。從(cong) 上世紀60年代以來,利用磁約束實現可控核聚變(托卡馬克),是各種實驗路徑中最有希望的一種。中國從(cong) 上世紀90年代開始實施大中型托卡馬克發展計劃。
十幾年前,全部用超導係統來形成磁場的裝置,世界上還沒有先例。中國科學家提交申請,在1998年得到國家項目,建造“實驗的先進的超導的托卡馬克”,簡稱EAST,設在合肥的中科院等離子體(ti) 所。
磁場的快速變化讓超導體(ti) 容易失去超導性。各種極端和複雜的條件,加之要讓各種複雜儀(yi) 器集合在狹小的空間裏正常工作,這些都使全超導托卡馬克的實現很困難。EAST的每一個(ge) 子係統,都需要更繁雜的係統來支持,而且需要各種新式的設計。
中國科學家克服困難。2006年,EAST實現了第一次“點火”——激發等離子態與(yu) 核聚變。很快,它就實現了最高連續1000秒的運行,這在當時是前所未有的成就。
目前,EAST等實驗裝置仍然繼續在等離子體(ti) 的參數如溫度、密度、持續放電時間上取得突破,成為(wei) 國際上同類裝置優(you) 先參考的樣板。
“我們(men) 的主要任務是對EAST空腔中等離子體(ti) 做觀測和研究。”中科院等離子體(ti) 所所長李建剛介紹說,圍繞EAST的科學家除了點火、等待、測量和計算,還要摸索未知的理論。
除了EAST,近年我國先後建成HT-7中型超導托卡馬克,HL-2A大中型常規導體(ti) 托卡馬克。其中,HL-2A最高電子溫度達5500萬(wan) 攝氏度,也達到國際先進水平。
憑借出眾(zhong) 的技術成就,中國科學家正在國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃中發揮核心作用。ITER是世界各大國合作的巨型全超導托卡馬克裝置,也是中國參與(yu) 的最大國際科學計劃。
目前,根據同ITER組織達成的協議,中國承擔了ITER裝置近8%的采購包,包括包層壁、線圈導體(ti) 等12個(ge) 任務,基本涵蓋了ITER核心關(guan) 鍵部件。其中一些製造任務由中科院等離子體(ti) 所承擔。由於(yu) 具備全超導托卡馬克裝置的研製經驗,他們(men) 生產(chan) 的ITER超導導體(ti) 、屏蔽包層等部件的性能在合作7方中處於(yu) 領先地位。
據介紹,近年來中國對核聚變能源研發投入幾乎成指數增長,積極政策的導向使核聚變能源研發處於(yu) 空前發展時期。