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電子溫度1億度,中國人造太陽內力驚人
2018-11-14 閱讀次數:

  “等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度。”短短一句話讓網友興奮了。11月12日,中科院等離子體物理研究所發布消息,EAST核聚變裝置在2018年實驗中又有突破。
  核聚變就像氫彈爆炸或太陽內部反應,溫度超高,一般容器沒法盛放。被寄予最大希望的核聚變實驗方案叫“托卡馬克”——用超強的磁場約束高溫的核燃料。EAST又稱東方超環,是中國研制的世界第一個非圓截面全超導托卡馬克。它的外形像一個甜甜圈,它使用超導體,以最小的能耗獲取最強的磁場。
  EAST近年來一直走在國際競爭最前列,在高性能、穩態、長脈沖等離子體研究方面成績傲人。比如去年EAST創造了“101.2秒高約束模等離子體運行”的穩定時間世界紀錄,就引起輿論熱議。
  “描述等離子體的參數很多,比如穩態運行時間、密度、電子溫度、離子溫度等等,都很重要,我們希望所有的參數同時提高。”中科院等離子體物理研究所所長萬寶年告訴科技日報記者,“這次大家關注的‘1億度’是電子溫度。媒體喜歡簡化成‘等離子體溫度1億度’,實際上除了電子溫度還要看離子溫度。”
  氘和氚發生聚變需極高溫度(氫彈用原子彈起爆來點燃)。高溫下,物質離散成較輕的電子和較重的原子核-離子(這也是它能被磁場約束的原因)。萬寶年說,電子和離子的溫度有差異,要用不同技術分別加熱,用不同技術分別測量。
  此次等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度,主要歸功于電子回旋與低雜波協同加熱兩項技術。
  “EAST就好比一個爐子,要讓它的內部足夠熱。一要提高加熱效率,二要讓熱量更慢跑出去。”萬寶年說,“爐子越大,越容易提升核心溫度。EAST比較小,實現電子溫度1億度比較難;將來ITER(國際熱核聚變反應堆)用同樣的辦法實現2億度,就容易多了。”
  萬寶年說:“實驗在8月份就已經完成,但當時沒有立即發布,因為確保數據準確需要重新校核所有的測量設備和大量計算。一個手段測量出來的數據,需要用其他手段的測量來驗證,并且多種手段的測量結果經過物理計算要自洽。”
  “得到實驗結果時,我并沒有太激動,因為這是預料之中的。”萬寶年說,“這次的實驗是我們長期計劃中一個點上的階段性成果。我們更加關注的等離子體綜合指標的提升,這個科學價值更高,對未來聚變堆的借鑒意義也更大,但因為太專業,大家對此不是太關注。”
  值得注意的是,今年實驗中,EAST蘊含的能量創了紀錄,它通過優化穩態射頻波等多種加熱、電流驅動技術在高參數條件下的耦合,以及先進等離子體控制技術,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦。
  相關研究成果是10月下旬在印度舉辦的第27屆國際聚變能大會上公布的,國際同行給予高度評價。11月12日消息在國內發布后被廣為轉發。
  EAST此次實驗的“射頻波加熱、低動量注入、鎢偏濾器”等技術的組合,將為ITER和正在設計中的中國聚變工程實驗堆CFETR提供重要的實驗依據與科學支持。

 

 

文章來源:科技日報
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