中國“人造太陽”核心部件示意圖

讓5000萬攝氏度等離子體穩(wěn)定持續(xù)燃燒100.12秒。這是中國超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置在今年7月創(chuàng)造的新紀(jì)錄,。其重大意義不僅在于實(shí)現(xiàn)了超高溫度,，而且在于檢驗(yàn)了對等離子體百秒級高約束運(yùn)行控制的模式。

中國超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置（即Experimental Advanced Superconducting Tokamak,，縮寫為EAST,，也被稱為“東方超環(huán)”）是在真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產(chǎn)生等離子體,，然后提高其密度,、溫度使其發(fā)生聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中會產(chǎn)生巨大能量,。其原理在本質(zhì)上與太陽核聚變相似,，因而，“東方超環(huán)”也被譽(yù)為中國的“人造太陽”,。

核聚變的燃料是氘和氚,，在自然界的存量近于無限。聚變產(chǎn)生巨量能源時(shí)幾乎不會有污染物,，也無放射性核廢料,，是目前已知的可最終解決人類能源和環(huán)境問題的最重要的途徑之一。上世紀(jì)30年代,，核聚變的原理就被提出來,，但是產(chǎn)生可控核聚變需要的條件非常苛刻,。我們知道,，太陽中心溫度可達(dá)1500萬攝氏度，再加上巨大的壓力,，使核聚變能夠進(jìn)行,。地球上，人類所能獲得的壓力條件有限,，只能通過將溫度提高至上億度來彌補(bǔ),。而如此高的溫度沒有任何一種固體物質(zhì)能承受，只能靠強(qiáng)大的磁場來約束,，由此產(chǎn)生了磁約束核聚變,。而產(chǎn)生強(qiáng)大磁場，進(jìn)行磁約束核聚變的反應(yīng)設(shè)備就是托卡馬克裝置（Tokamak）,。其中央是一個(gè)環(huán)形的真空室,，外面纏繞著線圈,。在通電的時(shí)候，托卡馬克裝置的內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場,，將其中的等離子體加熱到很高的溫度,，以達(dá)到核聚變的目的。第一代托卡馬克裝置由蘇聯(lián)科學(xué)家阿齊莫維齊等人在20世紀(jì)50年代發(fā)明,。

上世紀(jì)90年代初,，中國引入了蘇聯(lián)的托卡馬克裝置，對其進(jìn)行了大幅改進(jìn),，建成超導(dǎo)裝置HT-7,。2003年3月，HT-7獲得超過1分鐘的等離子體放電,，最長放電時(shí)間達(dá)到63.95秒,，成為繼法國之后，第二個(gè)能產(chǎn)生分鐘量級高溫等離子體放電的托卡馬克裝置,。在HT-7基礎(chǔ)上,，中國科學(xué)家用10年時(shí)間，自主設(shè)計(jì)和建造出世界上首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置EAST,。EAST裝置的主機(jī)部分高11米,，直徑8米，重400噸,，由超高真空室,、縱場線圈、極向場線圈等6大部件組成,。它集中了超高溫,、超低溫、超大電流,、超強(qiáng)磁場和超高真空等多項(xiàng)極限,。整個(gè)項(xiàng)目的國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，自研率在70%以上,。取得的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和成果達(dá)68項(xiàng)之多,。