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圖為中國版“人造小太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)的全景圖(資料圖片)。中新社發(fā) 葉華龍 攝
7月17日,EAST控制大廳里,科研人員正在進行新一輪的科學實驗。中新社發(fā) 葉華龍 攝
模仿太陽反應原理造一個太陽,讓聚變能商用,被當前科學界認為是人類能源危機的“終結者”。
中國版“人造小太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)是全球聚變研究裝置中的佼佼者,也是目前國際上極少數可開展與全球版“人造小太陽”——國際熱核聚變實驗堆(ITER)相關的穩(wěn)態(tài)等離子體科學和技術問題研究的重要實驗平臺,是人類挑戰(zhàn)極限“造太陽”的重要科學實驗基礎。
2017年,合肥成為繼上海之后中國第二個綜合性國家科學中心,成為代表國家參與全球科技競爭與合作的重要力量。合肥綜合性國家科學中心在能源領域提出建設聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施,成為國際一流的綜合性超導核聚變研究中心。
追求科學背后的科學
盛夏七月,烈日炎炎,位于安徽合肥科學島上的中國科學院等離子體物理研究所(簡稱“等離子體所”)EAST控制大廳里,科研人員正在進行新一輪的科學實驗。
EAST是由等離子體所自主設計、研制并完全擁有知識產權的裝置,是世界上第一個非圓截面全超導偏濾器托卡馬克,近年來在高性能、穩(wěn)態(tài)、長脈沖等離子體研究方面取得了多項世界級的原創(chuàng)科技成果,為聚變能商用目標突破一次次科學極限。
等離子體所所長萬寶年難忘的EAST三個世界記錄的實驗突破是:2012年第一次實現穩(wěn)定重復超過30秒的高約束等離子體運行,2016年獲得超過60秒穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體運行和2017年101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行。
“我們解決一系列基礎科學技術問題,然后向更高科學目標前進,追求科學背后的科學。”萬寶年近日接受中新社記者專訪時說,通過多年的EAST工程技術積累和積極參與ITER項目,等離子體所全面掌握了超導托卡馬克建造、運行的關鍵技術,為未來建造穩(wěn)態(tài)、高效、安全的聚變堆奠定了堅實基礎。
國際合作結碩果
依托在EAST上的研究,中國成為目前全世界規(guī)模最大、影響最為深遠的大型科學合作項目——ITER的中堅力量,等離子體所則承擔著中國ITER采購包73%的任務。
“科學上有很多未知的東西。為了ITER早日建成運行,實現聚變能商用化的共同目標,全球聚變領域的科學家們,挑戰(zhàn)著人類科學技術的極限?!比f寶年說,一個實驗裝置不能解決所有問題,國際合作是趨勢,當前很多聚變裝置都圍繞ITER的科學目標和技術問題開展研究。
萬寶年說,EAST是為探索核聚變原理和反應堆設計相應工程問題而建的實驗裝置,同時具有與ITER相似的超導、位形、穩(wěn)態(tài)等實驗條件,因為這份獨特優(yōu)勢,也吸引了眾多國際合作項目。
近年來,等離子體所從實驗物理研究、聚變工程技術、聚變能工程規(guī)范和技術標準等領域開展廣泛國際合作,探索發(fā)現“高性能、穩(wěn)態(tài)、長脈沖”的等離子體。在國際上,與美、歐、日等近三十個國家和地區(qū)建立了穩(wěn)定合作交流關系。
萬寶年說:“EAST是實現聚變能應用化研究的重要基礎,ITER是實現國際聚變能應用化不可逾越的一步,但只是一步并不是目標,最終的目標是商用發(fā)電?!?/p>
萬寶年說,按照聚變研究的路線圖,2050年左右預期實現聚變能的商業(yè)示范,這過程中每一步都是突破人類技術極限的科學之旅。
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