第一次知晓安徽合肥科学岛核聚变实验基地是在初中物理课本上,随着年龄的增长,逐渐了解了核聚变的反应原理,以及可控核聚变难度的大小,便深深地被它吸引了。 而在2013年,据新闻报道,应中国国务院总理李克强邀请,俄罗斯联邦政府总理梅德韦杰夫于2013年10月22日抵达北京,开始对中国进行为期两天的访问。10月23日,正在中国进行正式访问的俄罗斯总理梅德韦杰夫来到安徽访问。在安徽期间,梅德韦杰夫第一站便参观位于科学岛上的中国科学院合肥物质科学研究院,赞赏托卡马克核聚变实验装置是双方合作成果的范例之一。 后来我查资料得知,该院的等离子体物理研究所是中国热核聚变研究的重要基地,先后建成并运行了三代托卡马克核聚变实验装置,处于世界领先水平。俄罗斯也是该所与世界多个国家建立稳定合作交流关系的国家之一。 太阳的那么巨大的能量来自核聚变,人类希望在地球上复制人造太阳反应堆,获得无尽的能源,但是这个过程是非常艰难的。而中国是国际热核聚变实验堆的参与国之一。 东方超环是由我国独立设计制造的世界首个全超导核聚变实验装置,其科学目标是为ITER计划和中国未来独立设计建设运行核聚变堆奠定坚实的科学和技术基础。 目前,设在法国的国际热核聚变实验反应堆(ITER)是我国参加的最大国际科学合作项目,而合肥科学岛上的东方超环EAST,则为ITER提供技术试验温床。 据新闻里的画面来看,人造太阳全超导托卡马克实验装置位于一间低调的厂房内,内部装饰也很朴素。中科院合肥研究院等离子体物理研究所以解决人类未来战略新能源受控热核聚变能为目标,长期从事磁约束核聚变研究。1978年建所以来,等离子体所先后建成并运行了三代托卡马克核聚变实验装置:常规磁体托卡马克HHT-6B、HT-6M,我国第一个圆截面超导托卡马克HT-7,世界上第一个非圆截面全超导托。通过二十多年的努力,实现了400秒、电子温度超过1000万度的等离子体放电,创造了世界上最长的限制器位型的长脉冲高温等离子体放电记录。 中国新一代核聚变实验装置(EAST)东方超环与美国通用原子能公司托卡马克实验装置于2013年9月6日首次联合实验并获得成功,实验验证了完全依靠自举电流和非感应驱动电流的托卡马克高性能稳态运行的可行性。 九十年代初期,等离子体所从前苏联引进世界第一个部分超导工程装置托卡马克EAST,为了适宜长脉冲实验要求,通过自主设计,将一个原本不具备物理实验功能的装置成功地改造成能够开展稳态高参数实验的中国第一、世界第四个超导托卡马克装置。 经过二十多年的努力,实现了40秒、电子温度超过1000万度的等离子体放电,创造了世界上最长的限制器位型的长脉冲高温等离子体放电记录。 通过HT-7的建设,等离子体所发展了超导托卡马克工程和实验技术,于2006年成功建成、运行了东方超环(EAST)装置,使我国成为世界上第一个掌握新一代先进全超导托卡马克技术的国家 通过与美国通用原子能公司的合作,中科院等离子体所科研人员在托卡马克实验装置上模拟了东方超环的实验条件,成功实现了与东方超环等效旋转扭矩注入,及相同电流爬升率条件下,具有内部输运垒、高自举电流份额、超宽电流分布等条件的完全非感应电流高性能等离子体,从而验证了完全依靠自举电流和非感应驱动电流的托卡马克高性能稳态运行的可行性。 托卡马克装置是世界上运行最理想、磁约束聚变和非圆截面等离子体物理研究水平领先的大型实验装置,直属美国能源部。等离子体所专家介绍,未来等离子体所将加深与托卡马克装置的国际合作,充分利用其理论和实验基础,建立若干稳定的联合研究小组,在东方超环上进一步开展模拟未来高性能、近堆芯等离子体条件下高效非感应全波驱动及先进托卡马克稳态运行的实验研究。 实现托卡马克实验装置高性能稳态运行是国际热核聚变实验堆ITER的目标之一。东方超环作为一个超导托卡马克装置,为ITER预演稳态运行是其重要使命。东方超环下轮实验加热功率将升级到超过20兆瓦,如何使用这些功率实现具有高参数的稳态等离子体,是目前面临的一个关键课题,而与托卡马克实验装置的国际合作将有助于为东方超环实现具有高参数的完全稳态等离子体探索出一种先进运行模式。 我对核聚变的了解还很少,大多数知识都是从新闻,科普资料上阅读而知。我之所以选择核电这个专业,就是希望有一天能够为人工核聚变的可控实验做出贡献,造福全人类!
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