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合肥科学岛“人造太阳”实现1亿度运行
发布时间:2018-11-16    来源:合肥市

昨天,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所宣布:我国大科学装置“人造太阳”取得重大突破,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦,等离子体中心电子温度首次达到1亿度,获得的多项实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步,也为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。

东方超环(EAST)是等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,也是我国第四代核聚变实验装置,它的科学目标是让海水中大量存在的氘和氚在高温条件下,像太阳一样发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源,所以也被称为“人造太阳”。该大科学装置瞄准未来聚变能商用目标的关键科学问题,近年来在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得了多项原创性成果。

EAST继2017年创造了101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后,2018年度EAST物理实验持续经历4个多月,物理实验面向未来聚变堆先进稳态运行模式的发展和长脉冲运行下的关键科学技术问题,重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。通过优化稳态射频波等多种加热技术在高参数条件下的耦合与电流驱动、等离子体先进控制等,结合理论与数值模拟,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦;在电子回旋与低杂波协同加热下,等离子体中心电子温度达到1亿度。

利用低杂波、电子回旋、离子回旋协同效应与中性束加热的高效集成,优化电流密度分布,开展了平衡和稳定性、约束和输运、等离子体与壁相互作用及高能粒子物理等相关实验研究,有效拓展了适应于聚变堆高性能等离子体稳态高约束模式的运行区间,实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式,获得的归一化参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

据介绍,EAST取得的这些实验成果为未来国际热核聚变实验堆运行和正在进行的中国聚变工程实验堆CFETR工程和物理设计提供了重要的实验依据与科学支持。

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