中国发明了“人造太阳” 将为人类提供源源不断的清洁能源

　　利用磁场对等离子进行约束的托卡马克装置

　　CFETR概念图受访者供图

　　浙江在线7月13日讯（浙江在线编辑 吴盈秋）7月5日，我国的超导托卡马克实验装置（EAST）在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式。

　　这是一个里程碑式的突破！将为我国下一代核聚变装置的建设和国际核聚变清洁能源的开发利用奠定坚实的技术基础。

　　我国自主设计和建造“人造太阳”

　　如果说起EAST的学名大型非圆截面全超导托卡马克装置，可能没有多少人知道，但是如果提起“人造小太阳”，很多人耳熟能详。

　　一个一百万千瓦电站需要50万吨煤,核电站需要30吨核燃料。同样级别热核聚变电站仅需要100公斤重水和锂。相比于目前的核电站，热核聚变是非常安全的，长期以来被科学家认为是未来人类终极能源。而托卡马克是人们未来得以实现“完美能源”这一畅想的化身。

　　怎么才能实现“人造太阳”？科学家想了一个办法，就是把一团上亿摄氏度的等离子体火球，用磁场把它悬浮起来，跟周边的任何容器材料不接触，这个时候就可以对它加热、控制，进而实现“人造太阳”。

　　因为托卡马克产生磁场线圈是用常规的铜线做的，消耗了大量的能量，采用超导技术就比较容易得到聚变能量。在托卡马克的基础上，中科院等离子体所科研人员仅用10年时间，就自主设计和建造出世界上首个全超导托卡马克装置EAST。

　　EAST高11米、直径8米、重达400吨，是我国第四代核聚变实验装置，其科学目标是让海水中大量存在的氘和氚在高温条件下，像太阳一样发生核聚变，为人类提供源源不断的清洁能源。

　　“东方超环”EAST作为世界上第一个全超导非圆截面核聚变实验装置，集中了超高温、超低温、超大电流、超强磁场和超高真空等多项极限。从设计到建设，整个项目的国产化率达到90%以上，自研率在70%以上，同时还取得了68项具有自主知识产权的技术和成果。

　　“人造太阳”或可破解“核电困局”

　　众所周知，这些年来中国经济的高速发展与高密度的能源消耗紧紧相连，但是随着环境保护和节能减排压力与日俱增，同时为了减少对海外能源进口的依赖，我国大力发展清洁能源势在必行。因此，围绕是否应该大力发展核电也产生不少争论，即“核电困局”。

　　EAST成功实现电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电。

　　虽然核电是技术成熟的清洁能源，其安全性能比以往大大提高。但在工程建设、维护及拆解过程中，会造成大量的空气污染和二氧化碳排放以及带有核辐射的核废料，对环境影响大。

　　截至2016年1月，中国核电站分布地图。（网易新闻）

　　最重要的是，“核电困局”的关键在于现在核电站采用的是核裂变发电技术，在运行过程中会产生大量放射物质隐患，为此采取的各项对策也都是治标不治本。

　　“人造太阳”技术的突破将有助于破解“核电困局”。核聚变发电技术首先不会产生污染环境的放射性物质，同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续稳定地进行，因此它是干净且安全的。

　　未来几年或启动聚变工程试验堆

　　让5000万摄氏度等离子体持续100.12秒，这是目前EAST取得的成绩，也是当前国际核聚变反应最好的成绩。EAST差不多16—17个月左右的时间，综合参数能够翻一倍。“EAST必将对ITER及下一代聚变装置作出更多世界级的、独一无二的贡献。”

　　核聚变到底什么时候才能实现？未来中国的核聚变到底怎么做？面对上述问题，中科院等离子所副所长宋云涛表示，我国现在正在做的EAST实验装置，加入了ITER国际合作，有望再过几年后建造中国自己的工程堆，才能够演示发电。

　　我国下一代核聚变装置——中国聚变工程试验堆（CFETR）已于2011年开始进行设计研究。在过去的几年里，项目集中了我国磁约束聚变研究的骨干力量，形成目标明确的国家队，在吸收消化ITER和国际磁约束聚变堆设计和技术的基础上，大胆创新，完成的CFETR设计方案可与ITER相衔接和补充。同时，该项目推动了广泛国际合作，世界聚变研究发达国家美国、德国、法国、意大利等已经全面参与CFETR的设计；俄罗斯同行也表示未来更加深入参与CFETR计划。

　　目前，CFETR装置已经完成设计研究并开始了工程化设计，有望在未来几年启动。宋云涛满怀信心地说，“有了它以后，有望在50年到60年之后实现商用化”。

　　（综合澎湃新闻、科技日报、参考消息等）