【觀察者網(wǎng)綜合】國(guó)家大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)裝置近日再獲重大突破，EAST成為世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到分鐘量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。

近日，全超導(dǎo)托卡馬克裝置東方超環(huán)(EAST)第十一輪物理實(shí)驗(yàn)獲重大突破：在純射頻波加熱、鎢偏濾器等類似國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER未來(lái)運(yùn)行條件下，獲得超過(guò)60秒的完全非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)(穩(wěn)態(tài))高約束模等離子體。EAST成為世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到分鐘量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。

全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。

這是EAST5000萬(wàn)度、102秒等離子體放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。

該研究成果在第26屆國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)聚變能大會(huì)以特邀報(bào)告形式進(jìn)行了發(fā)布。國(guó)際磁約束聚變資深專家、日本那珂核融合研究所先進(jìn)等離子體物理研究部主任鐮田裕在聚變能大會(huì)總結(jié)報(bào)告中，高度評(píng)價(jià)EAST此次實(shí)驗(yàn)成果，認(rèn)為其對(duì)未來(lái)國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)計(jì)劃具重要意義。在純射頻波加熱、鎢偏濾器等條件下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體放電，是ITER的基本運(yùn)行模式之一。

2012年EAST物理實(shí)驗(yàn)曾創(chuàng)造32秒高約束模世界紀(jì)錄。為進(jìn)一步發(fā)展穩(wěn)態(tài)高約束模，近年來(lái)，EAST相繼完成了輔助加熱、鎢偏濾器、等離子體物理診斷等系統(tǒng)的升級(jí)改造，克服了加熱與電流驅(qū)動(dòng)、分布參數(shù)測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)難題，深入研究和基本解決了射頻波耦合、高約束等離子體穩(wěn)定性控制、低動(dòng)量條件下加熱和電流驅(qū)動(dòng)下輸運(yùn)等一系列物理問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。研究成果連續(xù)5年被《核聚變》評(píng)為亮點(diǎn)論文，另有多篇發(fā)表在《自然—物理學(xué)》《物理評(píng)論快報(bào)》等期刊。

10月中旬，EAST團(tuán)隊(duì)本輪實(shí)驗(yàn)獲得的超過(guò)60秒的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體放電，不僅在等離子體參數(shù)、約束性能和維持時(shí)間長(zhǎng)度上全面、大幅度超過(guò)2012年結(jié)果，而且實(shí)現(xiàn)了完全的非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)(即穩(wěn)態(tài)、環(huán)電壓為零)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)純射頻波加熱的高約束模加熱模式。此外還取得了實(shí)現(xiàn)全程無(wú)大幅度邊界局域模，實(shí)現(xiàn)等離子體運(yùn)行軟著陸等重要成果。

美、法等國(guó)在20世紀(jì)80年代中期發(fā)起ITER計(jì)劃，旨在建立世界上第一個(gè)受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，為人類輸送巨大的清潔能量。這一過(guò)程與太陽(yáng)產(chǎn)生能量的過(guò)程類似，因此受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)裝置也被俗稱為“人造太陽(yáng)”。中國(guó)是這一計(jì)劃的參與國(guó)之一。

EAST是由中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)建造的世界首個(gè)全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，于2007年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。它在近年來(lái)取得了一系列處于國(guó)際領(lǐng)先地位的實(shí)驗(yàn)成果，其科學(xué)目標(biāo)是為ITER計(jì)劃和中國(guó)未來(lái)獨(dú)立設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)行核聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。

據(jù)了解，ITER將采用射頻波主導(dǎo)的低動(dòng)量注入運(yùn)行模式以及主動(dòng)水冷的鎢偏濾器結(jié)構(gòu)。EAST是目前世界上唯一具備這兩大特色的且具有長(zhǎng)脈沖運(yùn)行能力的全超導(dǎo)托卡馬克，其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式將為ITER和未來(lái)核聚變反應(yīng)堆提供重要參考。

近年來(lái)，EAST相繼完成了輔助加熱、鎢偏濾器、等離子體物理診斷等系統(tǒng)的升級(jí)改造，克服了加熱與電流驅(qū)動(dòng)、分布參數(shù)測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)難題，深入研究和基本解決了射頻波耦合、高約束等離子體穩(wěn)定性控制、等離子體與壁相互作用物理、低動(dòng)量條件下加熱和電流驅(qū)動(dòng)下輸運(yùn)、雜質(zhì)輸運(yùn)和控制等一系列穩(wěn)態(tài)運(yùn)行密切相關(guān)的物理問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(綜合人民日?qǐng)?bào)、新華網(wǎng)、中國(guó)科學(xué)報(bào)消息)