張恒

自入冬以來(lái)，南方連月陰雨綿綿，廣大網(wǎng)友紛紛吐槽“太陽(yáng)去流浪”了。在網(wǎng)友呼吁要“種太陽(yáng)”之際，一條重量級(jí)新聞點(diǎn)燃了網(wǎng)絡(luò)——“人造太陽(yáng)”真的來(lái)了。

我國(guó)大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”——東方超環(huán)（EAST）取得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億攝氏度。與此同時(shí)，本次實(shí)驗(yàn)獲得的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，接近了未來(lái)聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件，朝著未來(lái)聚變堆實(shí)驗(yàn)運(yùn)行邁出了關(guān)鍵一步，也為人類開(kāi)發(fā)利用核聚變清潔能源奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

很多人會(huì)問(wèn)，什么是核聚變？什么是“人造太陽(yáng)”？EAST又是什么樣的“人造太陽(yáng)”？

核聚變是指將兩個(gè)較輕的核結(jié)合而形成一個(gè)較重的核和一個(gè)極輕的核（或粒子）的一種核反應(yīng)形式。在此過(guò)程中，物質(zhì)沒(méi)有守恒，因?yàn)橛幸徊糠终诰圩兊脑雍说奈镔|(zhì)被轉(zhuǎn)化為光子（能量）。相較于核裂變發(fā)電，核聚變產(chǎn)生的核廢料半衰期極短、安全性也更高。而且，聚變?nèi)剂蟻?lái)源廣泛，比如核聚變的最佳燃料——氘核與氚核，可直接取自海水，來(lái)源幾乎取之不盡。

我們知道，宇宙中閃耀著璀璨光芒的恒星，其能量來(lái)源實(shí)際上就是核聚變。聚變能是點(diǎn)亮宇宙的“供電系統(tǒng)”。深邃漆黑的宇宙都能被聚變能點(diǎn)亮，那么，如果我們將這套“供電系統(tǒng)”復(fù)制到地球，不就可以解決人類的電能、熱能等能源問(wèn)題了嗎？于是“人造太陽(yáng)”這種承載核聚變反應(yīng)的特殊裝置被科學(xué)家設(shè)計(jì)出來(lái)了。

EAST裝置是中科院等離子體所自主設(shè)計(jì)、研制并擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，是世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克（一種核聚變的環(huán)形裝置），也是我國(guó)第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。作為我國(guó)的大科學(xué)裝置，它長(zhǎng)得像一個(gè)甜甜圈。實(shí)際上，萌萌的外形下， EAST是個(gè)“極端條件綜合體”，因?yàn)樗哂猩蟽|攝氏度的“超高溫”、零下269攝氏度的“超低溫”“超大電流”“超強(qiáng)磁場(chǎng)”等諸多條件。同時(shí)它也是位“世界紀(jì)錄刷新能手”——從約束時(shí)間來(lái)說(shuō)，2012年創(chuàng)造了32秒高約束模世界紀(jì)錄，2016年又獲得了超過(guò)60秒的穩(wěn)態(tài)高約束模，2017年又創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運(yùn)行的世界紀(jì)錄。大家關(guān)注的這次“1億度”實(shí)驗(yàn)，更是標(biāo)志著EAST裝置在電子溫度這一重要參數(shù)上獲得了重大突破。

說(shuō)到這里，不得不提另一個(gè)“人造太陽(yáng)”ITER。ITER是2006年成立的國(guó)際最大科學(xué)合作項(xiàng)目，由美國(guó)、日本、中國(guó)、俄羅斯、歐盟等參與，也是目前在建的最大“人造太陽(yáng)”。中國(guó)2007年參與ITER計(jì)劃后，承擔(dān)制造ITER一些關(guān)鍵部件和開(kāi)展EAST裝置上的聚變研究，具備了從堆芯到工程所有環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)能力。于是，中國(guó)下一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）應(yīng)運(yùn)而生。要建設(shè)CFETR，就要有實(shí)驗(yàn)堆關(guān)鍵部件的預(yù)研基地。2018年初，國(guó)家發(fā)改委宣布聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施在合肥集中建設(shè);今年初，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施項(xiàng)目可行性研究報(bào)告獲發(fā)改委正式批復(fù)。

從EAST到聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)，再到CFETR，網(wǎng)友們歡呼：真能“種”太陽(yáng)了。