1月20日,,中國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)在安徽合肥創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄,,首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運(yùn)行,標(biāo)志我國聚變能源研究實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越,。
“人造太陽”是什么,?如何理解這個(gè)突破?未來真正實(shí)現(xiàn)可應(yīng)用的核聚變發(fā)電,,我們還需要繼續(xù)做什么,?
1億攝氏度突破1066秒,意味著什么,?
超過1億攝氏度能夠穩(wěn)定運(yùn)行1066秒,,這件事情本身到底意味著什么,我們離真正的核聚變發(fā)電還有多遠(yuǎn),?
同時(shí),,很多國家都在進(jìn)行類似的研究,那么目前在全世界范圍來看,,我國EAST裝置處于一個(gè)怎樣的水平,?
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,這是一個(gè)非常重要的里程碑,,從此將從前沿的基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向工程實(shí)踐,,向聚變能應(yīng)用邁進(jìn)了一大步?!皟|度千秒”的難點(diǎn)在于,我們要把這一團(tuán)火,,相當(dāng)于太陽表面溫度的6到7倍,,像火球一樣的等離子體運(yùn)速到上千秒,難度是非常難,,這應(yīng)該是目前五十多年的研究中,,從物理研究向工程實(shí)踐邁出的堅(jiān)實(shí)的一步。
宋云濤稱,,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(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置,,這里有很多的核心技術(shù),,也存在很多的技術(shù)挑戰(zhàn),有超高真空,、超大電流,、超強(qiáng)磁場等很多這樣的技術(shù)攻關(guān)。通過這次實(shí)驗(yàn),,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(tuán)隊(duì)來保持這樣的世界紀(jì)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?qū)崿F(xiàn)1000秒,,標(biāo)志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(shí)現(xiàn)“億度千秒”,,接下來的目標(biāo)是什么?
走到世界的前列真的很不容易,,100秒,、400秒、1000秒,,2023年時(shí)實(shí)現(xiàn)的是403秒,,用了一年多的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了千秒,,那么我們的下一個(gè)目標(biāo)是什么?
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,,能持續(xù)的時(shí)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(yuǎn),。所以,接下來不僅在持續(xù)時(shí)間上,,還要在等離子體密度,、等離子體溫度等各個(gè)方面瞄準(zhǔn)未來聚變能的商業(yè)應(yīng)用,做進(jìn)一步的攻關(guān)研究,。
人造太陽建設(shè)和研究中,,有哪些艱難時(shí)刻?
EAST建設(shè)研究進(jìn)行十幾年的時(shí)間了,,過去這十幾年中,,研究團(tuán)隊(duì)遇到的艱難時(shí)刻是哪些,又是怎么過來的,?
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,這十幾年來,,每天的聚變研究如履薄冰,,每天會(huì)遇到各種各樣的工程和物理問題。聚變研究是一個(gè)系統(tǒng)龐大的工程,,難度就是平時(shí)所說的“難于上青天”,,在做的過程中,經(jīng)歷了很多困難,。
比如,,在十八年前要建超導(dǎo)托卡馬克的裝置,必須有超導(dǎo)材料,,當(dāng)時(shí)西方國家說可以給中國提供超導(dǎo)材料,,但是一夜之間又說不給了。
后來,,只能靠自主創(chuàng)新,,團(tuán)隊(duì)和企業(yè)界一起來合作、創(chuàng)新,,把超導(dǎo)材料進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),,現(xiàn)在中國的超導(dǎo)材料、超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)該位居世界前列,而且人造太陽上所有的超導(dǎo)材料應(yīng)用都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,。同時(shí),,還給醫(yī)療、工業(yè)界提供了很多材料,,目前世界上60%~70%的比例會(huì)來購買中國的超導(dǎo)材料,。
在做人造太陽過程中,,有很多這樣的故事,,只能靠技術(shù)攻關(guān),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(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)行了十五萬次的實(shí)驗(yàn),在十五萬次實(shí)驗(yàn)中不斷探索和摸索,。
中國距離第一座“聚變商業(yè)電站”還有多遠(yuǎn),?
現(xiàn)在有一些媒體報(bào)道說,全世界范圍來看,,預(yù)估2035年會(huì)有第一座用聚變來發(fā)電的電廠正式運(yùn)營,,就我們國家來說,距離第一座核聚變的電廠還有多遠(yuǎn),,目前還需要做一些什么樣的突破,?
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,個(gè)人認(rèn)為隨著國家科技創(chuàng)新不斷投入,,不斷增強(qiáng),,中國有第一座“聚變商業(yè)電站”的夢想應(yīng)該在10到20年突破。接下來,,要用3到5年的時(shí)間建成氘氚燃燒的聚變裝置,,就是全超導(dǎo)的裝置的輸出要大于輸入。
宋云濤稱,,現(xiàn)在的人造太陽,,包括國內(nèi)的物理實(shí)驗(yàn)裝置基本還構(gòu)成不了輸出大于輸入的。接下來,,比如正在建設(shè)全超導(dǎo)的緊湊型聚變裝置,,輸出大于輸入5倍,到2035年希望建成中國的聚變釋放堆,,輸出大于輸入20倍,,這樣就開啟了人類的國家聚變能源的商業(yè)應(yīng)用。
核聚變能源或許能幫助人類實(shí)現(xiàn)星際航行
可能會(huì)有很多人有這樣的疑問,現(xiàn)在獲取電能的方式有很多種,,為什么要投入這么大的精力研究核聚變發(fā)電這樣一個(gè)項(xiàng)目,?最終是要解決什么問題?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(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,核聚變能源是一種清潔高效的能源,,現(xiàn)在人類大部分使用的都是化石燃料,,對于環(huán)境和人類的影響非常大。如果實(shí)現(xiàn)聚變能,,對人類的環(huán)境是非常友好的,。
宋云濤稱,人類第一次工業(yè)革命之前只有馬車,,馬車只能把人類從一個(gè)村莊帶到另一個(gè)村莊,;工業(yè)革命之后,有了火車,、飛機(jī),,可以把人類從一個(gè)國家?guī)硗獾膰摇H绻司圩兡茉匆坏?shí)現(xiàn),,就能夠把人類從這個(gè)星球帶往另外一個(gè)星球,,那么人類的星際航行就能夠?qū)崿F(xiàn)。
當(dāng)我國第一座“聚變商業(yè)電站”誕生后,,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(fā)電廠之后,,我們國家能源的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一個(gè)怎樣的變化,,能源供給的結(jié)構(gòu)又是一幅怎樣的新圖景?
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤表示,,一旦實(shí)現(xiàn)核聚變能源商業(yè)應(yīng)用,,一定會(huì)帶來人類文明的改變和生存方式的改變,會(huì)給生活方式帶來翻天覆地的變化,。因?yàn)楝F(xiàn)在人類基本上使用的化石燃料,,環(huán)境會(huì)遭受污染,而且化石燃料是有限的,。一旦實(shí)現(xiàn)核聚變能源應(yīng)用,,人類有了磁約束核聚變,再加上其他綠色能源,,能夠進(jìn)行互補(bǔ),,可以讓人類環(huán)境更加美好,。