2021年12月30日晚,托卡马克装置高温等离子体运行的世界最长时间纪录又被打破了!中国“人造太阳”EAST成功实现1056秒长脉冲高参数等离子体运行,打破了自己保持的411秒最长放电纪录(原纪录是2012年6月27日创造的),运行时间首次突破了四位数!新纪录是怎么诞生的?又意味着什么?EAST科研团队的成员为你讲述。
首先介绍一下屡破纪录的选手——EAST“人造太阳”是“核聚变反应装置”一种通俗的说法,之所以称它为人造太阳,是因为它的反应原理和太阳一样。而研究人造太阳的目的,是为了解决人类面临的能源危机。概括地说,可控核聚变是在模仿太阳产生能量的原理,目标是以极高的效率产生源源不断的清洁能源。
而根据目前的理论基础,有几种实现可控核聚变的方式,托卡马克就是其中一种,而位于合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置,简称EAST,是国际上最重要的核聚变研究实验平台之一。12月30日21时55分,EAST启动第106915次放电实验,这次放电的目标是获得大于1000秒的超长脉冲高温等离子体,预设放电长度是1057秒,一旦成功将是全新的世界纪录。
随着60秒倒计时的结束,等离子体成功建立,低杂波电流驱动和电子回旋也随后稳定投入。22时14分,等离子体顺利软着陆,屏幕上的时长最终定格在了1056.66秒,1000+秒超长脉冲高温等离子体最长放电纪录由此诞生,四周响起热烈的掌声。
本次实验是EAST首次突破千秒大关,想要成功获得1000秒超长脉冲高温等离子体,面临的科学问题非常多,其中最为突出的就是:完全非感应电流驱动、再循环与杂质控制、热与粒子排出等问题。EAST作为一个大科学工程,是一项系统工程,1000秒超长脉冲高温等离子体突破的背后,是多个系统协同作战。
EAST是我国自主设计建成的世界首个具有非圆截面的全超导托卡马克实验装置,具有三大科学目标:1兆安等离子体电流、1亿度高温等离子体、1000秒运行时间。
EAST装置建成于2006年的EAST装置,先后于2010年运行1兆安等离子体电流、2018年首次获得1亿度高温等离子体、2021年5月成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行、2021年末实现大于1000秒运行,三大科学目标已经分别独立完成。12月31日晨会上,EAST实验运行总负责人龚先祖研究员总结说,“成绩只属于过去,1000秒是阶段目标,更是新的起点”。
到目前为止,EAST累计放电次数超过10万次,一路走来,每一项纪录就像一个深深的脚印,记录着我国在开发利用聚变能征程上的每一步。这条路目的地只有一个,就是“让聚变能的第一盏灯在中国点亮”,我们相信终点总会到达。