在上一篇文章《还要努力!美国突破可控核聚变,能量释放超出预期,烧毁部分仪器》里,我们讲了美国在「可控核聚变」研究方面取得的突破。
这一篇,我们讲中国在「可控核聚变」研究领域取得的成果。
中国古代有一位了不起的人物,他教会了人们钻木取火,后人尊称他为「燧人氏」。
他发现了取火三件套:一根木棍,一块木板,一些火绒。
木棍放在木板上,一顿狠搓,木棍与木板的接触面摩擦生热,出现碳化。
积炭与空气接触,外加摩擦高温,开始燃烧,形成火星。
火星落到火绒上后,吹入空气使其更加剧烈地燃烧,生火成功。
这一套操作在茹毛饮血的时代,算得上是高科技。
对火的控制和利用,是人类历史上意义重大的进步。
当今,新一代中国人又在研究新的“点火”方式——可控核聚变点火。
一旦成功,将再次让人类迎来巨大的飞越。
几千年后,他们也许会被后人称为「聚变氏」。
「可控核聚变」反应条件有三个指标:温度、密度、约束时间。三者乘积超过一定阈值,即可“点火”。
三个指标具体来说就是:上亿摄氏度的高温,兆安级别的电流,千秒级的运行时长。
在今天看来,条件非常苛刻。
我国的可控核聚变研究,起始于上世纪50年代,基本上与西方同步。
可控核聚变是一个世界级的难题。
地球上没有任何物体能够抵御上亿摄氏度的高温,即便是在太阳中心,温度也只不过在1500万-2000万摄氏度。
怎么才能让核聚变可控呢?
苏联科学家想到一个办法:利用强磁场,让高温等离子体悬浮起来,不与材料接触。通过控制磁场,间接控制核聚变。
这就是磁约束核聚变的原理,托卡马克装置就是磁约束的代表。
1984年,我国自主研制的托卡马克实验装置“环流一号(HL-1)”在四川乐山完成调试并开展实验。
60年代,我国科学家王淦昌也提出一种可控核聚变的方案——“利用爱因斯坦的受激辐射原理,将激光放大后照射氘氚产生中子的实验建议”,即为惯性约束核聚变(同时期,国外有科学家提出相同观点,双方独立提出。)
于敏明确了惯性约束核聚变的实现路径。
1966年,钱学森听完这个构想后,评价到:你们的事业是在地球上人造一个小太阳。
1985年,我国自主研发的首台惯性约束核聚变大功率激光器诞生,张爱萍将军亲自为它命名“神光”。
经过几十年的发展,中国在「磁约束核聚变」和「惯性约束核聚变」领域均有研究,研制出多种型号的实验装置。
「磁约束核聚变」实验装置便有多种类型,比如:托卡马克装置、脉冲磁镜、角向箍缩装置、仿星器、超导磁镜。
托卡马克装置中,有国之重器“环流二号(HL-2M)”、世界记录“东方超环(EAST)”,等等。
环流二号(HL-2M)是中核集团的项目,位于四川成都。
东方超环(EAST)是中科院研制的装置,建造在安徽合肥。
2021年5月28日,东方超环实现「1.2亿度101秒等离子体运行」和「1.6亿度20秒等离子体运行」,创造世界纪录。
2021年10月,东方超环实现「1056秒长脉冲高参数等离子体运行,电子温度7000万摄氏度」,再次打破托卡马克装置的世界纪录。
2022年10月,环流二号的等离子体电流突破100万安培(1兆安)。
可以看到,实验数据距离核聚变的点火条件“上亿摄氏度的高温,兆安级别的电流,千秒级的运行时长”,越来越近。
「惯性约束核聚变」实验装置也在不断迭代更新,有:“神光四号”、“聚龙一号”,都由中国工程物理研究院(也叫九院,邓稼先带领的团队)研制,建在四川绵阳。
神光四号2009年开建,建成时间保密中。建成后可以直接对标,甚至超过美国的国家点火装置。
聚龙一号是国内首台多路并联超高功率脉冲激光装置,输出电流达到800至1000万安培,电流脉冲上升时间小于千万分之一秒,瞬间功率超过20万亿瓦,相当于全球平均发电功率的2倍。
中国科学家正在以中国态度为可控核聚变的实用化,做出中国贡献。
——以上信息均来自公开资料
页面更新:2024-03-28
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