1亿摄氏度 我国“人造太阳”实现迈向可控核聚变关键一步
记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置EAST近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。
可控核聚变成人类能源未来
原子核中蕴藏巨大的能量，从一种原子核变为另外一种原子核往往伴随着能量的释放。核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量，聚变的主要燃料是氢的同位素——氘和氚。
太阳发光发热的原理正是核聚变反应。太阳的中心温度极高，气压达到3000多亿个大气压，在这样的条件下，氢原子的两个“同胞兄弟”——氘和氚聚变成氦原子核，并放出大量能量。科学家设想，如果发明一种装置，能够控制氘和氚聚变，并稳定持续输出能量，那就相当于人造了一个“太阳”。
专家认为，核聚变如果在民用上实现可控，将彻底改写人类的能源版图。核聚变原料十分丰富。据测算，每升海水中含有0.03克氘，经核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。因此仅在海水中就有超过45万亿吨氘，释放的能量足够人类使用上亿年。核聚变反应过程不产生污染环境的硫、氮氧化物，不释放温室效应气体。
EAST创纪录的101.2秒
由于核聚变能量实在太大，人类要加以利用，就必须对它进行控制。目前，科学家设
计出两种装置，可望实现对核聚变过程的有效控制，让能量持续稳定地输出。
第一种是磁约束可控核聚变，其核心装置叫作托卡马克环。简单地讲，这是一个具有超强磁场的圆环装置，可以通过电磁力将超高温等离子体约束在环体中进行聚变反应。
第二种是惯性约束核聚变。这一方法是将几毫克的氘和氚混合气体装入直径约几毫米的小球内，然后从外面均匀射入激光束或粒子束，球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压，压力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内物质发生聚变反应。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，就可以释放出足够多的能量。
EAST是中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主研制的磁约束核聚变实验装置，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，瞄准未来聚变能商用目标的关键科学问题。2017年7月，EAST装置在世界上首次实现5000万摄氏度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行，创造了核聚变的世界纪录。
完成1亿摄氏度小目标
在地球上，发生核聚变是十分困难的。由于形成不了太阳那么“变态”的大气压，因此只能通
过更高的温度来弥补。在普通人工所能建造的反应器规模下，氘-氚聚变反应的临界点火温度为几千万到一亿摄氏度，氘-氘反应的临界点火温度更是一亿至数亿摄氏度。因此，要获得这股聚变能量，必须要先输给原料一股巨大的能量。
今年，EAST实验重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。通过优化稳态射频波等多种加热技术在高参数条件下的耦合与电流驱动、等离子体先进控制等，实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦；在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度。该实验实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式，获得的归一化参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，为正在进行的中国聚变工程实验堆（CFETR）工程和物理设计提供了重要的实验依据与科学支持。 （综合新华社、《人民日报》、中新社等报道）
●相关链接
中国磁约束核聚变研究史
我国磁约束核聚变研究历史，可追溯至五六十年代。中科院物理所于1974年建成了我国第一台托卡马克CT—6。
此后不久，中科院等离子体物理研究所成立，并于1995年建成HT—7托卡马克装置。这是继法国之后第二个能产生分钟量级高温等离子体放电的托卡
马克装置。
2003年2月，我国正式加入ITER计划谈判。2008年，我国全面开展ITER计划工作。
据悉，中国已先后建成并升级改造了中国环流器二号A和“东方超环”（EAST），用于研究等离子体的稳态和先进运行，探索实现聚变能源的工程、物理问题。
2016年12月12日，我国自主研制的热核聚变核心部件，率先通过了国际权威机构认证，为国际热核聚变项目立了一大功。
2017年，EAST实验创造了101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录。
●延伸阅读
国际热核聚变实验堆计划
国际热核聚变实验堆（ITER）计划最早在上世纪80年代提出，1988年由美国、苏联、欧洲共同体和日本共同启动。经过13年的共同努力，耗资约15亿美元，在1991年完成概念设计的基础上，2001年7月完成了ITER工程设计、最终报告及主要部件的研制。
ITER计划的目标是在法国共同建造一个超导托卡马克型聚变试验堆。总共分为建造、运行、去活化、退役4个阶段。根据ITER计划的部署，2007年至2025年为建造阶段；2026年至2037年为运行阶段；2037年至2042年为去活化阶段。
作为世界上第一个大型托卡马克聚变试验堆，ITER工程体量巨大。目前在法国南部卡达拉什附近建造的ITER托卡马克装置将有10层楼高，磁体系统共包括18个环向场线圈，其中一个线圈的重量就与波音747相当。而一个内真空室重量比法国埃菲尔铁塔还重。整个装置目前仍处在工程建设阶段，预计在2050年左右实现核聚变能商业应用。
如今，ITER计划发展成为了中、欧、印、日、俄、韩、美7方主导，30多个国家共同合作，覆盖人口超过全球一半，是仅次于国际空间站的国际大科学工程计划，也是目前世界上规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。
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