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我国核聚变实验新成果 实现电子温度1亿摄氏度

2018-11-12 14:14:43   来源:科技生活在线   评论:0   [收藏]   [评论]
导读:小编按:EAST是中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,瞄准未来聚变能商用目标的关键科学问题,近年来在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得了多项原创性成果。

  中新社记者12日从合肥科学岛等离子体物理研究所获悉,中国“人造小太阳”——EAST装置经过4个多月的物理实验,实现电子温度1亿摄氏度等离子体运行,实现高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式。这一实验成果朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。

  图为中国版“人造小太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的全景图(资料图片)。中新社发 叶华龙 摄

  EAST是中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,瞄准未来聚变能商用目标的关键科学问题,近年来在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得了多项原创性成果。

  此次实验获得电子温度1亿摄氏度等离子体运行,是EAST在2017年创造了101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后,2018年度物理实验面向未来聚变堆先进稳态运行模式的发展和长脉冲运行下的关键科学技术问题,重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。

  实验通过优化稳态射频波等多种加热技术,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦以及在电子回旋与低杂波协同加热下,等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度,并有效拓展了适应于聚变堆高性能等离子体稳态高约束模式的运行区间。同时,针对长脉冲稳态高参数运行的关键问题,利用多种技术演示了类似未来国际热核聚变实验堆(ITER)运行条件下的边界局域模及钨杂质的控制方法,实现了钨偏滤器高约束模等离子体下稳态热负荷的主动反馈控制。

  据介绍,这一实验参数的获得,为未来ITER运行和正在进行的中国聚变工程实验堆CFETR工程和物理设计提供了重要的实验依据与科学支持。
 

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  超导体和磁铁为更便宜的核聚变动力铺平道路

  世界各地的科学家多年来一直致力于实现的目标之一是清洁廉价的聚变能源。转向聚变能源被认为是帮助逆转旧发电方法产生气候变化的关键。 麻省理工学院和英联邦融合系统的研究人员正致力于利用新技术加速聚变能的发展。他们在计划中利用的技术是新的高温超导体,可用于制造产生更强磁场的磁体。

  需要更强的磁场才能将聚变能力变为现实。科学家计划利用新技术构建他们认为将成为世界上第一个产生净能量增益的聚变实验,称为SPARC。在现代聚变实验中已经产生了融合反应,但到目前为止它们都没有产生净能量增益。科学家们需要更强的磁铁,以提升聚变装置中产生的磁场,进一步保持热电离气体(称为等离子体)被隔离并与普通物质隔离。

  磁场越强,等离子体与普通物质隔离的越好,并且需要更少的空间来保持等离子体。基本上更强的磁铁意味着更小,更快,更便宜的聚变发生器。这里的突破性技术来自于高温超导材料。通常,超导体需要非常冷才能运行,但研究人员正在使用的新化合物让超导体可以在更高的温度下发挥作用。

  新的超导材料以带状形式制成,可以制造更高性能的磁铁。现在的问题是用这些材料生产的磁铁现在对于熔接机来说太小了。在新的SPARC融合实验开始之前,新的超导材料必须结合到聚变装置所需的更大,更强的磁体中。磁铁开发将首先出现,然后SPARC融合实验将开始。 SPARC将成为一种类似于现在运行的其他聚变机器的托卡马克聚变装置,研究人员希望到2025年让SPARC投入运营。(光明网)

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