界面新聞實習記者 | 薛昱婷

中國“人造太陽”再獲突破，實現可控核聚變還遠嗎？

據新華社報道，4月12日21時，正在運行的全球首個全超導托卡馬克EAST裝置，實現了高功率溫度下穩態長脈沖高約束模式等離子體運行403秒，創造了托卡馬克裝置穩態高約束模運行新的世界紀錄。此前的101秒世界紀錄，也由EAST于2017年創造。

EAST裝置利用強磁場，把上億攝氏度的等離子體長時間控制在真空容器里，并使核聚變反應穩定持續地進行。由于反應原理類似太陽內部的核聚變反應，因此被成為“人造太陽”。

核聚變能源的原材料資源豐富，且無污染排放，因此可控核聚變被一直認為是人類解決能源問題的重要出路，視為人類“終極能源”。

目前全球正在研究的可控核聚變技術路線，主要包括磁約束和激光慣性約束。實現核聚變發電的兩大難點是實現上億度點火和穩定長時間約束控制。

磁約束需要利用裝置，用磁場來約束聚變物質，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。

EAST裝置是中國新一代可控核聚變研究裝置，也是全球首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置，為國際上最重要的核聚變研究實驗平臺之一。

該裝置由中科院合肥物質科學研究院自主研制，并于2006年9月28日首輪物理放電實驗取得成功。與國際同類實驗裝置相比，它在當時獲得四項世界“第一”，即使用資金最少、建設速度最快、投入運行最早、運行后獲得等離子放電最快。

針對本次的403秒重大突破，中科院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤表示，主要意義在于實現了“高約束模式”。該模式下，粒子的溫度、密度都大幅度提升，將為未來聚變電站的提效降本奠定堅實物理基礎。

托卡馬克裝置運行模式可分為高約束模式和低約束模式，未來的聚變堆將運行在先進的高約束模式下。

今年1月，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST大科學團隊表示，近期發現并證明了一種新的穩態高能量約束模式，保證長時間尺度上高能量約束等離子體運行。

實現可控核聚變反應，要求在人工控制條件下等離子體的離子溫度、密度與能量約束時間三者的乘積夠大，核聚變反應釋放出的能量才能實現核聚變反應堆的運轉和能量輸出，實現反應的循環進行。

2016年2月，EAST已實現電子溫度5000萬度下，持續時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電，這是當時國際托卡馬克實驗裝置在此條件下持續時間最長的等離子體放電。

2018年11月，EAST實現1億攝氏度等離子體運行等多項重大突破；2021年5月，實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行；2022年實現1056秒的長脈沖高參數等離子體運行，此為低約束模式下的運行。

EAST裝置此次實現的最新突破，也為中國自主建設運行核聚變堆，以及國際熱核聚變實驗堆（ITER）運行提供了重要的實驗基礎。

ITER是目前全球規模最大的核聚變項目，也是影響最深遠的國際大科學工程，聯合中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國七方共同參與建造。

中國于2006年正式簽約加入該計劃。2008年，中國全面開展ITER計劃工作，承擔了其中約10%的研發制造任務。

除了中國科學院合肥物質科學研究院外，中核集團也在研制“人造太陽”。

去年10月20日，中核集團發布消息稱，中國新一代“人造太陽”（HL-2M）等離子體電流突破100萬安培（1兆安），創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄，標志著中國核聚變研發距離聚變點火邁進了重要一步。