1056秒!中国可控核聚变装置,实验时长再次打破世界纪录
导语
2019年12月18日,由中国科学院合肥物质科学研究院承建的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST正式披露,在中国科学技术大学的支持下,这次实验装置在研究院取得了长达1056秒的高参数等离子体运行。
通过这次实验,中国科技人员成功将实验时间再次提高,创下了世界托卡马克装置等离子体运行时间之最,为未来核聚变发电技术的工程应用迈出了一大步。
全超导托卡马克核聚变实验装置EAST是中国自主研发的一款可控核聚变实验装置,同时也是世界上实验参数最高的托卡马克核聚变装置,被誉为“人造太阳”。
1056秒的长时间运行,让很多人对可控核聚变技术保持了乐观,将核聚变技术应用于电力发电是一个很好的选择,又有媒体认为,如果完全掌握可控核聚变技术,那相当于拥有无限能量了。
那么,为什么人们如此看重可控核聚变技术?
中国的这项成绩又有什么具体的意义呢?

一、可控核聚变技术。
可控核聚变技术被誉为“人类终极能源”,这种名称并不是浮夸,而是有着充分的理由的。
由于核聚变反应所用的燃料是氢核,而地球上最丰富的元素之一就是氢元素,因此从理论上讲,核聚变能够为人类提供长达数十亿年的强大能量供应,这也是“终极能源”的由来。
地球上氢元素非常丰富,不仅存在于气体中,还存在于水当中,人类目前最主流的核聚变反应是氘氚聚变,地球海水中氘元素的储量非常之大,可以满足人类数十亿年的耗用。
核聚变技术不仅所用的燃料充足,而且核聚变反应本身的产物并不会对环境造成危害,这一点对与人类来说是非常友好的。
核聚变反应的产物主要是氦,氦是一种非常稳定的元素,不会对环境和生物产生危害,因此人们也将核聚变技术称为“干净的能源”,如果未来能够完全应用于生产上,将会对人类社会及人类本身带来许多积极的变化。

除此之外,核聚变技术所释放的能量是非常巨大的,单位质量的核聚变燃料所蕴含的能量相当于数百万单位质量的煤炭能够释放的能量,这意味着人类能够通过极少的燃料就可以获得巨大的能量供应,这对于提高能源的利用效率也是非常有利的。
除此之外,由于核聚变反应所用的燃料是氢元素,因此地球上氢元素的储量可以说是无限的,就算未来人类可控核聚变技术能够实现应用,使用寿命也是数百亿年,这对于人类来说是绰绰有余的。

人们对于核聚变技术的评价都非常高,认为是可以彻底改变人类使用能源方式,改善全球能源供应的新方案。
人类使用的能源主要有化石能源和可再生能源,化石能源虽然储量巨大,但是使用起来会释放大量的二氧化碳等温室气体,对于环境造成危害,同时也对人类的生活造成一定的影响,甚至会引发全球变暖等极其严重的气候问题。

可再生能源虽然没有化石能源那么严重的问题,但是也有其自身的短板,这种能源的利用效率有限,不能满足人类持续发展的需求。
而核聚变能源上述短板全都不存在,因此人们希望能够尽快的掌握核聚变技术,让这种能源应用于人类的生产生活当中。

然而,正是因为核聚变技术蕴含了巨大的能量,因此其本身也变得非常难以控制,为了能够让利用核聚变技术产生的能量,人类对核聚变研究了上百年,一直都没有什么有实用价值的进展。
直到50年代中期,苏联的劳里亚伊士切尔发现了托卡马克装置,这种装置采用磁场的方式将高能粒子困于特定区域,相互之间产生的碰撞从而释放出巨大的能量。

这种装置的出现,让利用核聚变技术变得可行,而且由于核聚变本身就体现着可控的特性,因此这种装置也被人们称为“可控核聚变装置”。
很快,世界各国都加入了核聚变技术的竞争当中,不久之后就出现了多款不同型号的可控核聚变装置,人们对核聚变技术的认识也随之深化。

二、中国在可控核聚变方面的进展。
目前,世界上主流的托卡马克装置有两种,一种是欧洲每一联盟的JET,另一种是美国的ITER,这两种装置都在长时间的等离子体运行实验上有着很大的优势,但是它们之间在参数方面有着各自的特点。
JET装置的参数相对而言比较低,但是它的等离子体运行时间最长,能够持续运行数分钟,而ITER装置则是参数高,可以在几百秒内完成等离子体运行,但是运行时间较短。
而我国EAST实验装置不仅在参数方面全面领先世界,而且在等离子体运行时间上也具有明显的优势,在2016年的实验中,EAST装置就已经实现了长达微秒级别的等离子体运行。
这次EAST实验取得了1056秒的高参数等离子体运行,不仅刷新了托卡马克装置等离子体运行时间的最长纪录,而且对于后续的核聚变技术研究也有着重要的意义。

EAST实验取得这一突破,说明我国在核聚变技术方面的进展非常明显,是世界上有着不容小觑的地位。
核聚变技术一直以来都是各国争夺的焦点,因此我国在这一领域的实验设施也是日渐健全,能够更好的为人类社会提供解决方案。

在EAST装置实现这一突破之后,众多专家学者表示,这是我国在跨入可控核聚变实验的新时代,能够更好的利用核聚变技术解决能源危机,实现人类社会可持续发展。
可以说,我国在核聚变技术方面取得的突破将对全球的能源格局带来深刻的影响,可能将彻底改变人类使用能源的方式。

三、展望。
目前,EAST实验的主要目标是验证技术可行性,同时也为后续的研究打下基础。
EAST实验已经进入到新阶段,下一步的工作将更多地向着建立实用的核聚变能源装置迈进,这项工作涉及到装置的稳定性、可靠性以及安全性等多个方面,工作非常复杂,需要花费大量的人力物力财力等进行研究。
尽管核聚变技术有着巨大的发展前景,但是在实际应用中众多的技术难题也显得非常棘手,需要科学家们进行不断的攻克。
核聚变技术的商业化应用还非常遥远,目前只是在科研水平上实现了一些突破,还需要在工程技术上继续深入研究,同时需要不断的优化装置,降低成本,提高可控核聚变技术的效率,才能够迈向工程化应用。

随着技术的不断进步可控核聚变有望成为一种清洁、高效、可持续的能源替代方案,而这就需要全球范围内的科学家们进行合作,推动这一技术的进一步发展。

结语
中国在可控核聚变技术方面的发展将对全球能源产业造成巨大影响,也将为全球驱动经济提供源源不断的动力。
中国在推动全球可持续发展方面发挥着重要的作用,我国有着深厚的科研积累,在可控核聚变技术的发展上也是走在世界的最前列。

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