中国将解决能源问题?人造太阳再创世界纪录,领先韩国5倍

文化   科学   2024-12-22 20:41   广东  

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在能源问题日益严峻的今天,人类正不断探索新的解决方案。近日,中国科学家在全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)上取得了重大突破,实现了稳态高约束模式下等离子体成功稳定运行403秒,这一成就不仅刷新了世界纪录,也标志着中国在可控核聚变领域再次迈出了坚实的一步。这一突破不仅展示了中国在这一前沿科技领域的领先地位,也为解决全球能源问题提供了新的可能。

EAST,被誉为“人造太阳”,是中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制的一种全超导托卡马克核聚变实验装置。其工作原理是通过模拟太阳内部的核聚变反应,将氢、氘等气体作为主要燃料,通过高温高压条件使其发生聚变,释放出巨大的能量。这种能源方式不仅清洁无污染,而且原料丰富,被认为是解决未来能源问题的关键途径。

自20世纪50年代苏联科学家提出托卡马克装置以来,全球多国纷纷投入研究。然而,由于研究难度巨大,进展一直缓慢。直到2006年,中国完成了世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置首轮物理放电实验,标志着中国从此成为世界核聚变强国。此后,EAST不断取得突破,从最初的等离子体放电到实现电子温度5000万度持续时间最长的等离子体放电,再到2017年实现的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,每一次突破都凝聚了科研人员的辛勤汗水和智慧结晶。

今年4月,EAST再次刷新世界纪录,实现了稳态高约束模式下等离子体成功稳定运行403秒。这一成就不仅将原有的世界纪录延长了4倍多,也验证了EAST在高参数长脉冲稳态运行方面的卓越能力。这一突破的背后,是科研人员历经12万多次实验的不懈探索和努力,是等离子体控制、加热、壁处理、先进诊断等技术提升和内真空室改善的综合结果。

与中国的成就相比,韩国在核聚变领域也取得了一定进展。韩国的超导托卡马克高等研究(KSTAR)核聚变设施曾在2021年实现离子温度1亿摄氏度下持续20秒的高温等离子体运行,并在随后将时间延长至30秒。然而,与中国的EAST相比,韩国在这一领域的进展仍然存在一定的差距。EAST不仅成功实现了1.2亿摄氏度下持续101秒和1.6亿摄氏度下持续20秒的高温等离子体运行,而且其运行时间远超韩国,领先韩国5倍之多。

这一领先地位不仅体现在运行时间和温度上,更体现在EAST装置的综合性能和技术积累上。EAST拥有类似太阳的核聚变反应机制,集成了超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等尖端技术,共有上百万个零部件协同工作。其核心技术和专利数量也远超韩国,为中国的核聚变研究提供了坚实的科学技术基础。

中国“人造太阳”的辉煌成就不仅展示了中国在可控核聚变领域的领先地位,也为解决全球能源问题提供了新的可能。随着全球能源需求的不断增长和传统能源资源的日益枯竭,寻找清洁、高效、可持续的能源替代方案已成为当务之急。核聚变作为一种理想的能源方式,具有原料丰富、无污染、能量密度高等优点,被认为是解决未来能源问题的关键途径。

未来,随着EAST装置性能的不断提升和技术的不断进步,中国有望在可控核聚变领域取得更多突破。下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计,未来瞄准建设世界首个聚变示范堆。这将为中国的能源安全和可持续发展提供有力支撑,也将为全球能源问题的解决贡献中国智慧和力量。

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