1月20日,中國有「人造太陽」之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)在安徽合肥創造新的世界紀錄,首次實現1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運行,標誌我國聚變能源研究實現從基礎科學向工程實踐的重大跨越。
「人造太陽」是什麼?如何理解這個突破?未來真正實現可應用的核聚變發電,我們還需要繼續做什麼?
1億攝氏度突破1066秒,意味著什麼?
超過1億攝氏度能夠穩定運行1066秒,這件事情本身到底意味著什麼,我們離真正的核聚變發電還有多遠?
同時,很多國家都在進行類似的研究,那麼目前在全世界範圍來看,我國EAST裝置處於一個怎樣的水平?

中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,這是一個非常重要的里程碑,從此將從前沿的基礎研究轉向工程實踐,向聚變能應用邁進了一大步。「億度千秒」的難點在於,我們要把這一團火,相當於太陽表面溫度的6到7倍,像火球一樣的等離子體運速到上千秒,難度是非常難,這應該是目前五十多年的研究中,從物理研究向工程實踐邁出的堅實的一步。

宋雲濤稱,EAST裝置就是所說的中國人造小太陽,是我國建成的世界上第一個全超導托卡馬克裝置,這裡有很多的核心技術,也存在很多的技術挑戰,有超高真空、超大電流、超強磁場等很多這樣的技術攻關。通過這次實驗,這幾年來,一直從100秒到400秒再到1000秒,這完全是由中國的磁約束核聚變團隊來保持這樣的世界紀錄。在國際上排在第二方陣的,目前是在70秒到100秒,所以這一次能夠實現1000秒,標誌著我國在高溫等離子體、高約束模等離子體、磁約束研究方面走到了世界前列。
實現「億度千秒」,接下來的目標是什麼?
走到世界的前列真的很不容易,100秒、400秒、1000秒,2023年時實現的是403秒,用了一年多的時間實現了千秒,那麼我們的下一個目標是什麼?
中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,能持續的時間是非常重要的,但磁約束聚變研究就像馬拉松賽跑一樣,不僅要跑得快,還要跑得遠。所以,接下來不僅在持續時間上,還要在等離子體密度、等離子體溫度等各個方面瞄準未來聚變能的商業應用,做進一步的攻關研究。
人造太陽建設和研究中,有哪些艱難時刻?
EAST建設研究進行十幾年的時間了,過去這十幾年中,研究團隊遇到的艱難時刻是哪些,又是怎麼過來的?

中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,這十幾年來,每天的聚變研究如履薄冰,每天會遇到各種各樣的工程和物理問題。聚變研究是一個系統龐大的工程,難度就是平時所說的「難於上青天」,在做的過程中,經歷了很多困難。
比如,在十八年前要建超導托卡馬克的裝置,必須有超導材料,當時西方國家說可以給中國提供超導材料,但是一夜之間又說不給了。
後來,只能靠自主創新,團隊和企業界一起來合作、創新,把超導材料進行技術攻關,現在中國的超導材料、超導技術應該位居世界前列,而且人造太陽上所有的超導材料應用都實現了國產化。同時,還給醫療、工業界提供了很多材料,目前世界上60%~70%的比例會來購買中國的超導材料。

在做人造太陽過程中,有很多這樣的故事,只能靠技術攻關,每天遇到問題、解決問題,不僅有工程問題,還有物理問題,所以研究團隊已經進行了十五萬次的實驗,在十五萬次實驗中不斷探索和摸索。
中國距離第一座「聚變商業電站」還有多遠?
現在有一些媒體報道說,全世界範圍來看,預估2035年會有第一座用聚變來發電的電廠正式運營,就我們國家來說,距離第一座核聚變的電廠還有多遠,目前還需要做一些什麼樣的突破?
中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,個人認為隨著國家科技創新不斷投入,不斷增強,中國有第一座「聚變商業電站」的夢想應該在10到20年突破。接下來,要用3到5年的時間建成氘氚燃燒的聚變裝置,就是全超導的裝置的輸出要大於輸入。

宋雲濤稱,現在的人造太陽,包括國內的物理實驗裝置基本還構成不了輸出大於輸入的。接下來,比如正在建設全超導的緊湊型聚變裝置,輸出大於輸入5倍,到2035年希望建成中國的聚變釋放堆,輸出大於輸入20倍,這樣就開啟了人類的國家聚變能源的商業應用。
核聚變能源或許能幫助人類實現星際航行
可能會有很多人有這樣的疑問,現在獲取電能的方式有很多種,為什麼要投入這麼大的精力研究核聚變發電這樣一個項目?最終是要解決什麼問題?未來通過聚變的方式獲取的能源或者能量,還可以用在哪些地方?
中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,核聚變能源是一種清潔高效的能源,現在人類大部分使用的都是化石燃料,對於環境和人類的影響非常大。如果實現聚變能,對人類的環境是非常友好的。

宋雲濤稱,人類第一次工業革命之前只有馬車,馬車只能把人類從一個村莊帶到另一個村莊;工業革命之後,有了火車、飛機,可以把人類從一個國家帶往另外的國家。如果核聚變能源一旦實現,就能夠把人類從這個星球帶往另外一個星球,那麼人類的星際航行就能夠實現。
當我國第一座「聚變商業電站」誕生後,我國的能源供給是怎樣的圖景?
暢想一下,未來如果我們真的擁有一座聚變的發電廠之後,我們國家能源的結構會發生一個怎樣的變化,能源供給的結構又是一幅怎樣的新圖景?
中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤表示,一旦實現核聚變能源商業應用,一定會帶來人類文明的改變和生存方式的改變,會給生活方式帶來翻天覆地的變化。因為現在人類基本上使用的化石燃料,環境會遭受污染,而且化石燃料是有限的。一旦實現核聚變能源應用,人類有了磁約束核聚變,再加上其他綠色能源,能夠進行互補,可以讓人類環境更加美好。(央視新聞客戶端)