我國大科學裝置“人造太陽”取得重大突破

中科院等離子體所今天發(fā)布消息，我國大科學裝置“人造太陽”日前取得重大突破，實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，獲得的多項實驗參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運行模式所需要的物理條件，朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步，也為人類開發(fā)利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。

△圖/“人造太陽”大科學裝置

東方超環(huán)（EAST）是等離子體所自主設計、研制并擁有完全知識產(chǎn)權的磁約束核聚變實驗裝置，是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克，也是我國第四代核聚變實驗裝置，它的科學目標是讓海水中大量存在的氘和氚在高溫條件下，像太陽一樣發(fā)生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源，所以也被稱為“人造太陽”。該大科學裝置瞄準未來聚變能商用目標的關鍵科學問題，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原創(chuàng)性成果。

△圖/“人造太陽”大科學裝置內(nèi)部圖

△圖/2018年度EAST實現(xiàn)的1億度等離子體放電

2018年度EAST物理實驗持續(xù)經(jīng)歷4個多月，物理實驗面向未來聚變堆先進穩(wěn)態(tài)運行模式的發(fā)展和長脈沖運行下的關鍵科學技術問題，重點開展了高功率加熱下堆芯物理機制研究的系列實驗。

通過優(yōu)化穩(wěn)態(tài)射頻波等多種加熱技術在高參數(shù)條件下的耦合與電流驅(qū)動、等離子體先進控制等，結合理論與數(shù)值模擬，實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦；在電子回旋與低雜波協(xié)同加熱下，等離子體中心電子溫度達到1億度，并有效拓展了適應于聚變堆高性能等離子體穩(wěn)態(tài)高約束模式的運行區(qū)間，實現(xiàn)了高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩(wěn)態(tài)運行模式，獲得的歸一化參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運行模式所需要的物理條件。

EAST取得的這些實驗成果為未來國際熱核聚變實驗堆運行和正在進行的中國聚變工程實驗堆CFETR工程和物理設計提供了重要的實驗依據(jù)與科學支持。