近日消息，中國自主設計的核聚變實驗裝置、被稱為“人造太陽”的東方超環日前取得重大突破，在1億度超高溫度下運行了近10秒。
核聚變被視為人類解決能源問題的終極方案，現在的問題就是核聚變技術還不夠成熟，因為引發核聚變需要超高溫度，如何製造、控制這個溫度是個問題，一種解決方式就是超導託卡馬克，利用磁約束控制等離子體發熱實現超高溫。
“東方超環”是全超導託卡馬克核聚變試驗裝置，被稱為“人造太陽”。“東方超環”EAST是中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製的磁約束核聚變實驗裝置，是我國第四代核聚變實驗裝置。東方超環也被稱為人造太陽，因為它的目標就是像太陽一樣發生核聚變為人類提供能源。
核聚變產生能量的原理與太陽發光發熱相似，因此在地球上以探索清潔能源為目的的可控核聚變研究裝置，又被稱為“人造太陽”。核聚變能因其清潔、環保、安全、原料豐富等特點，被認為是人類未來最有希望的能源之一。如果人類掌握了核聚變能源，將擁有可使用上十億年的清潔能源。
人類開發核能的途徑主要有兩條——重元素的裂變和輕元素的聚變。利用核裂變原理，人類已建造了幾百個核電站，對於核聚變的利用卻落後很多。
“人造太陽”的科學目標是，讓海水中大量存在的氘和氚在高溫高密度條件下，像太陽一樣發生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源。這被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。
科學家測算，一升海水含有0.03克氘，產生的聚變能源相當於300升汽油。海水中共有超過45萬億噸氘，釋放的能量夠人類使用上億年。
更重要的是，核聚變反應的產物是氦元素和中子，不產生任何有害物質，堪稱完全清潔的能源。
但“人造太陽”至少滿足“極高的溫度”與“充分的約束”兩個苛刻條件，才能實現核聚變反應永續進行，併為人所用。
中國國際核聚變能源計劃執行中心主任羅德隆曾公開表示，氘核與氚核間發生聚變反應時，溫度須達到5000萬攝氏度以上。此外，將高溫等離子體維持相對足夠長的時間，才能充分發生聚變反應，釋放出足夠多的能量。
2017年7月，“東方超環”在世界上首次實現5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行，實現了從60秒到百秒量級的跨越，創造了核聚變的世界紀錄。
2018年11月，“東方超環”首次實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦。在電子迴旋與低雜波協同加熱下，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。
與2018年首次實現1億度溫度相比，此次“東方超環”將1億度維持了近10秒鐘，再獲重大突破。
除“東方超環”外，由中核集團核工業西南物理研究院承建的新一代可控核聚變研究裝置“中國環流器二號M”也在建設中。該裝置預計今年投入運行。
這一裝置採用了更先進的結構與控制方式，等離子體溫度有望超過2億攝氏度。
國際上也在建造一個規模更大的“人造太陽”。這一名為“國際熱核聚變試驗堆（ITER）計劃”的項目，總投資約150億歐元，是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。
1988年，ITER計劃由美國、蘇聯、歐洲共同體和日本等國在內的七方共同啟動，目標是在法國共同建造一個超導託卡馬克型聚變試驗堆，總共分為建造、運行、去活化、退役四個階段。
2003年，中國加入ITER計劃。2008年，中國全面開展ITER計劃工作，承擔了其中約10%的研發製造任務。
2016年4月，中國承擔生產和設計的首個超大部件——脈衝高壓變電站首臺主變壓器，運往ITER設施的建造地法國。
當年12月，由中核集團西南物理研究院自主研發製造的國際熱核聚變核心部件——超熱負荷第一壁原型件，在國際上率先通過權威機構認證。
2018年1月，中國首個通過公開招標中標ITER計劃項目的核壓力設備完成製造，四臺不鏽鋼蒸汽冷凝罐（VST）運往法國。
根據ITER計劃的部署，2007-2025年為建造階段；2026-2037年為運行階段；2037-2042年為去活化階段，預計2050年左右實現核聚變能商業應用。
如果能較長時間維持1億度的高溫，那人類距離解決核聚變商業化應用真的就不遠了，不過這一天可能還需要很長時間。
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_443955.html
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