人造太阳:无限能源之源

中国已经超越了科幻小说的范畴,成为首个成功研制出“微型太阳”或“人造太阳”的国家。这是一种基于核聚变的近乎无限的能源。换句话说,虽然这项实验并非字面意义上的“第二个太阳”,但它复制了一个与太阳非常相似的系统,而太阳也是由核聚变形成的。

这项名为EAST(实验性先进超导托卡马克)的实验于1996年构思,但直到2006年才迈出第一步。然而,经过多年的投资和科研,该项目直到最近才真正投入使用。该装置是世界首创,是世界上第一个完全超导的托卡马克装置。其目标始终是复制太阳的物理参数和ITER项目的工程要求。这一壮举使中国成为此类反应堆的重要技术标杆。 

LSSF 模型。

实验阶段和进步记录

  • 2006–2007: 首先,在 200 kA 的电流下等离子体仅维持了 3 秒;此后不久,在 2007 年 1 月,在 500 kA 的电流下等离子体维持了近 5 秒。
  • 2010–2011: 从2010年开始,EAST通过低频波实现了高约束等离子体,他们称之为(H模式),并从2011年开始取得了重大进展,将等离子体的温度保持在5000万开尔文持续30秒。 
  • 2017–2018: 2017年7月,托卡马克成功维持H模式超过100秒,这已经是2011年成绩的两倍。而在2018年11月,它实现了相同的时间,但差别在于电子温度达到了两倍,达到了1亿度。

人造太阳:毫米级记录和最终阶段

 

  • 2021: EAST 记录到的等离子体温度接近 1.2 亿度,维持等离子体时间长达 101 秒;同年 12 月底,维持时间达到了 1,056 秒(略超过 17 分钟),这已经是一个巨大的进步。
  • 2023: 此时项目已经进入最后阶段,成功维持等离子体近10分钟,这对于很多科学家来说已经是难以置信的。 
  • 2025年1月20日:中国现已能够维持等离子体近20分钟,标志着核聚变领域的重大里程碑。制造一个微型太阳20分钟就足以产生难以估量的能量。

人造太阳带来的创新

虽然人造太阳还未达到点火持续运行的阶段,但20分钟标记已经在能源领域具有许多实用功能。

此外,该实验还打破了温度纪录,其温度约为家用微波炉最高温度的7万倍。EAST还记录了关于约束模式、脉冲持续时间、温度和等离子体密度的重要发现。这些要素对于ITER和CFETR等未来的反应堆至关重要。 

全球科学背景 

EAST项目虽然是中国自主研发的,但目前已成为面向中国和国际科学家的开放试验平台。它参与了众多项目,例如位于法国南部的ITER项目,中国也参与了该项目近10%的建设和运营。

历史的记录和实验保证了我们能够开发中国聚变工程试验反应堆的实用见解,该反应堆将成为中国下一代的“人造太阳”。

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