中國的科學(xué)家們正在努力建造一個能夠產(chǎn)生無限、低成本能源的核聚變反應(yīng)堆。現(xiàn)在，他們已經(jīng)實現(xiàn)了超過1億攝氏度(1.8億華氏度)的持續(xù)等離子體溫度，持續(xù)時間達到前所未有的1066秒，創(chuàng)下了世界紀錄。

這一里程碑于周一在合肥等離子體物理研究所的實驗先進超導(dǎo)托卡馬克 (EAST) 設(shè)施中實現(xiàn)，超過了EAST 在 2023 年4月創(chuàng)下的403秒的紀錄。

研究人員正在對中國“人造太陽”項目的實驗裝置進行測試，這是實現(xiàn)聚變反應(yīng)堆的關(guān)鍵一步。

該研究所所長宋云濤說：“要實現(xiàn)自持等離子體并使聚變發(fā)電廠能夠持續(xù)發(fā)電，聚變裝置必須在穩(wěn)定狀態(tài)下高效運行數(shù)千秒?！?/p>

科學(xué)家們表示，要在地球上實現(xiàn)可行的核聚變，等離子體溫度必須高于太陽，以彌補地球質(zhì)量較小的缺陷。據(jù)主流估計，太陽核心的溫度約為 1500 萬攝氏度。

周一的突破重現(xiàn)了未來聚變反應(yīng)堆所需的條件?！巴黄?1 億度和 1000 秒的門檻，證明了我們有能力模擬未來聚變發(fā)電廠的運行環(huán)境?！?/p>

宋云濤表示，實驗還采用了高約束模式(被認為是未來聚變反應(yīng)堆的主要高效運行模式)，這為正在進行的國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆 (ITER) 等項目提供了寶貴的見解。

聚變將輕原子核結(jié)合成更重的原子核，在此過程中釋放出大量能量。正是這種反應(yīng)為太陽和其他恒星提供能量，是宇宙中最基本的能源之一。

與傳統(tǒng)能源不同，核聚變使用豐富的原材料，不會產(chǎn)生溫室氣體排放，是解決人類能源挑戰(zhàn)最有希望的解決方案之一。

然而，復(fù)制太陽內(nèi)部的條件仍然是一項艱巨的挑戰(zhàn)。核聚變裝置必須將等離子體(一種極熱的帶電物質(zhì)狀態(tài))加熱到 1 億攝氏度以上，并維持足夠長的時間以觸發(fā)核聚變反應(yīng)。

托卡馬克裝置是科學(xué)家們目前正在研究的核聚變技術(shù)的前沿。這種甜甜圈形狀的裝置使用強大的磁場將等離子體限制并加熱到極端溫度。

位于合肥的超導(dǎo)托卡馬克實驗中心EAST 于 2006 年建成，是世界領(lǐng)先的核聚變研究平臺之一，迄今為止已進行了 15萬多次等離子體操作。通過一系列測試，該團隊已將等離子體操作時間從 30 秒逐漸延長到 1066 秒。

在高約束模式下運行面臨著巨大的挑戰(zhàn)，例如等離子體溫度和密度的突然下降可能會損壞托卡馬克的關(guān)鍵部件。

EAST的研究人員通過優(yōu)化加熱系統(tǒng)、提高控制精度和改進診斷方法解決了一些問題。團隊負責(zé)人表示，這些進步使科學(xué)家們能夠?qū)崿F(xiàn)超過17分鐘的運行穩(wěn)定。

據(jù)相關(guān)媒體報道，從事中國下一代“人造太陽”項目——聚變工程試驗反應(yīng)堆(CFETR)的科學(xué)家已經(jīng)完成工程設(shè)計階段，該設(shè)施預(yù)計將于2035年投入運營。

與此同時，國內(nèi)商業(yè)聚變公司也在不斷發(fā)展壯大。 2023 年，總部位于上海的初創(chuàng)企業(yè)能量奇點利用其洪荒70裝置產(chǎn)生并維持等離子體，這是世界上第一臺由私營公司建造的全高溫超導(dǎo)托卡馬克。