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7月5日,國家大科學裝置——世界上第一個全超導托卡馬克“東方超環(huán)”實現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行,創(chuàng)造了新的世界紀錄。這標志著“東方超環(huán)”成為世界上第一個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運行持續(xù)時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。
核聚變研究,是人類探尋未來高效清潔能源的重要途徑。與不可再生能源和常規(guī)清潔能源不同,聚變能具有資源無限,不污染環(huán)境,不產(chǎn)生高放射性核廢料等優(yōu)點,是人類未來能源的主導形式之一。為驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性,我國與歐盟、美國等共同推進了目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一的“國際熱核聚變實驗堆計劃”。
與此同時,作為未來五年內(nèi)國際上唯一有能力開展超過百秒時間尺度的長脈沖高約束聚變等離子體物理和工程技術研究的實驗平臺,“東方超環(huán)”基于過去十多年的研究積累,研究團隊通力合作集體攻關,集中解決長時間尺度下的等離子體位形精確控制、高功率射頻波加熱與電流驅(qū)動、高約束性能等離子體穩(wěn)定性、等離子體與壁相互作用、粒子與熱排出、關鍵分布參數(shù)的實時診斷等一系列與穩(wěn)態(tài)運行密切相關的關鍵技術和物理問題,并對多尺度物理過程的集成和芯部約束與邊界、偏濾器的有效兼容等前沿問題開展了深入的科學研究。
此次,“東方超環(huán)”在以低動量注入純射頻波加熱、鎢偏濾器等類似國際熱核聚變實驗堆未來運行條件下,成功實現(xiàn)了全程擾動幅度較小的邊緣局域模的高約束模式,有效控制了偏濾器靶板熱負荷和鎢雜質(zhì)返流,獲得了約束改善因子H98y2大于1.1的完全非感應電流穩(wěn)態(tài)高性能等離子體,并通過先進磁位形的精確控制實現(xiàn)了等離子體運行的軟著陸,驗證了超高真空、低溫、大功率電源、超導磁體、射頻波和中性束加熱、計算機控制和數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的能力。
專家評價,“東方超環(huán)”實現(xiàn)穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行,表明我國磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運行的物理和工程方面將繼續(xù)引領國際前沿,進一步提升了該裝置在國際磁約束聚變實驗研究中的重要地位,其成果將為未來國際熱核聚變實驗堆長脈沖高約束運行提供重要的科學和實驗支持。
?。ㄔd于《光明日報》 2017年07月06日 09版)
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