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超乎想象 中国人造太阳连续获突破

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北京时间12月10日,由中国研制的热核聚变堆核心部件在国际上率先通过认证,这是中国对国际热核聚变实验堆项目的重大贡献。国际热核聚变实验堆计划,英文简称ITER,目的是实现可以控制的核聚变反应,探索利用核聚变能量的方式。由于它产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似,因此也被称为“人造太阳”。图为中国研制的新一代“人造太阳”装置。(图源:新华社)

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“人造太阳”的核心是温度超过1亿度的聚变核燃料,而中国研制的这种材料就要直接面对这样的超高温环境。在权威机构进行的试验中,该材料经受住了比设计标准还高20%的极端高温环境考验。

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按照ITER的设计方案要求,这种材料需要承受每平米4.7兆瓦的热量,这足以在瞬间熔化一公斤的钢铁。中国的科研人员用三种材料组成的三明治结构,并在和多个国家的竞争中率先摸索出让三种材料紧密结合的创新工艺。图为研制出的核心部件。(图源:央视截图)

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2006年,包括中国在内的7个国家和地区签订协议,国际热核聚变实验堆项目正式启动,中国在项目中承担了10%的工作量。专家表示,随着项目的推进,人类有望在未来50年内,让这种能源进入千家万户。

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中国目前拥有多个托卡马克核聚变实验装置,其中合肥的EAST连续数次取得重大进展。仅在2016年3月,该装置就实现电子温度超过5,000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电。

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而11月,EAST又获得重大突破,获得超过60秒的稳态高约束模等离子体放电,因此成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。

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EAST是由中国科学家独立设计建造的世界首个全超导核聚变实验装置,于2007年通过国家验收。它在近年来取得了一系列处于国际领先地位的实验成果,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。

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据了解,ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是目前世界上唯一具备这两大特色的且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克,其稳态运行模式将为ITER和未来核聚变反应堆提供重要参考。

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中国在核工程领域的进展惊人,这得益于国家的巨额投资和科技人员的努力。

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托卡马克装置的原理图,绿色箭头是等离子态聚变物质的运动轨迹。

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中国环流器一号托卡马克装置。

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模拟的“人造太阳”运行。

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