界面新聞記者 | 界面工業(yè)

中國新一代人造太陽有了新的突破，證明中國掌握了可控核聚變高約束先進(jìn)控制技術(shù)。

8月25日下午，中核集團(tuán)發(fā)布官方消息稱，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”取得重大科研進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行。

這再次刷新了中國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄，突破了等離子體大電流高約束模式運(yùn)行控制、高功率加熱系統(tǒng)注入耦合、先進(jìn)偏濾器位形控制等關(guān)鍵技術(shù)難題，是中國核聚變能開發(fā)進(jìn)程中的重要里程碑，也標(biāo)志著中國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。 

核聚變能源的原材料資源豐富，且無污染排放，被視為人類“終極能源”。全球正在研究的可控核聚變技術(shù)路線，主要包括磁約束和激光慣性約束。

其中，磁約束核聚變研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。中國采用的主流技術(shù)路線為磁約束，采用托卡馬克裝置。

托卡馬克裝置運(yùn)行模式可分為高約束模式和低約束模式，未來的聚變堆將運(yùn)行在先進(jìn)的高約束模式下。

為實(shí)現(xiàn)聚變能源，需要提升等離子體綜合參數(shù)至聚變點(diǎn)火條件。磁約束核聚變中的高約束模式（H模）是一種典型的先進(jìn)運(yùn)行模式，被選為正在建造的國際熱核聚變試驗(yàn)堆（ITER）的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式.

高約束模式能夠有效提升等離子體整體約束性能，提升未來聚變堆的經(jīng)濟(jì)性，相較于普通的運(yùn)行模式，其等離子體綜合參數(shù)可提升數(shù)倍。

ITER是目前全球規(guī)模最大的核聚變項(xiàng)目，由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國七方共同參與建造。中國于2006年正式簽約加入該計(jì)劃。

“中國環(huán)流三號”由中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院自主設(shè)計(jì)、建造。據(jù)核工業(yè)西南物理研究院信息，2020年12月4日，該裝置建成并實(shí)現(xiàn)首次放電。去年10月，“中國環(huán)流三號”等離子體電流突破100萬安培，創(chuàng)造了中國可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國核聚變研發(fā)距離聚變點(diǎn)火邁進(jìn)重要一步。

中核集團(tuán)稱，在實(shí)現(xiàn)百萬安培等離子體電流高約束模式運(yùn)行的基礎(chǔ)上，“中國環(huán)流三號”團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步發(fā)展高功率加熱和電流驅(qū)動、等離子體先進(jìn)運(yùn)行控制等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堆芯級等離子體運(yùn)行，研究前沿聚變物理，為中國開展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)、自主建造聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

除中核集團(tuán)外，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院也在研制人造太陽。

今年4月12日21時，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研制的全球首個全超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置，實(shí)現(xiàn)了高功率溫度下穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，創(chuàng)造了托卡馬克裝置穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。此前的101秒世界紀(jì)錄，也由EAST于2017年創(chuàng)造。

針對本次的403秒重大突破，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤表示，主要意義在于實(shí)現(xiàn)了“高約束模式”。該模式下，粒子的溫度、密度都大幅度提升，將為未來聚變電站的提效降本奠定堅(jiān)實(shí)物理基礎(chǔ)。

可控核聚變也是中國核能發(fā)展“熱堆-快堆-聚變堆”三步走戰(zhàn)略體系的重要組成部分。