【要闻】合肥科学岛“人造小太阳”再创世界纪录

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近日，位于合肥科学岛的国家大科学装置世界首个东方超导托卡马克( east )物理实验再传捷报:首次获得101.2秒的长脉冲稳态高约束型( h98=1.1，约束性能达到h98=1.1，是未来国际热核聚变实验堆( iter )的基本运行模式。 east成为世界上首个稳态h模式持续时间达到100秒级的托卡马克核聚变实验装置，这一里程碑式的科研成果表明，中国在磁约束聚变稳态运行研究方面继续领先于国际前沿。

核聚变由于其无限、清洁、安全的优势和特点，将成为人类社会未来理想的能源。 太阳内部不断发生核聚变，产生能源。 如果能像太阳一样在地球上制造出不断发生核聚变的装置，人类也许就能处理能源问题。 为了这种体类的能量梦，全世界一代的科学家们几十年来一直在奋斗，科学岛的小太阳队正在为实现人类的能量梦而奋斗。

iter计划是目前世界上最大规模的国际科技合作项目，长脉冲稳态h模式运行是east和未来iter的重要科学目标，也是融合在应用中需要处理的重要问题。 作为iter运行前国际上最重要的长脉冲融合实验平台，east在国际融合舞台上发挥着越来越重要的作用。 在年物理实验的基础上，east团队将更加集中地处理长脉冲时间尺度下的等离子体加热和电流驱动、高性能等离子体稳定性控制、等离子体与墙壁的相互作用、杂质传输和控制、关键分布参数的实时诊断等一系列与稳态运行密切相关的关键技术和物理问题 对运行控制和多尺度物理过程达成了比较有效的兼容性集成，7月3日成功实现了超过100秒的稳态h模式放电。 east是国际上首次获得100秒量级的高性能长脉冲h模式，对iter和未来的聚变堆具有重要意义。 h模式是未来iter的基本运行模式，400秒长脉冲h模式是其科学目标之一。 east也是国际上唯一能够在未来5年左右，预演iter-like高参数400秒长脉冲h模式等离子体的核聚变实验装置。

近年来，east团队立足于自主创新，在受到广泛欢迎的开放心态下，通过开展广泛而深入的国内外合作，使east成为国际上最重要的稳态磁约束融合实验平台。 east的研究成果将为未来iter长脉冲高约束运行提供重要的科学和实验支撑，为中国新一代融合装置中国融合工程试验堆( cfetr )的预研、建设、运行和人才培养奠定坚实的基础。

小太阳科普:

合肥、科学岛是当地科技创新实力的代表，也是合肥建设大湖名城、创新高地的重要组成部分，现已成为合肥的名片。 在街上拉个体，问问科学岛有什么。 回答最多的是等离子体所的小太阳。

小太阳其实是人工小太阳的简称，也是媒体朋友形象的比喻。 其学名为全超导托卡马克核聚变实验装置(英文名为east，这也叫东方超环)。 难以启齿吗？ ，记者会告诉你准确的断句:全超导托卡马克(核聚变)实验装置。 看起来像这样的高级，读起来老板给起了个很难的名字，这到底是什么？ 接下来的五分钟，请大家搬好小板凳，准备好笔记本/葵籽，让记者带你去科学岛，探索小太阳。

question1:什么是人工小太阳？

先摘下人工小太阳的学名吧。

超导:某种物质在一定的温度条件下(通常为低温)电阻为零的性质。 如果导体没有电阻，超导体中流过电流就不会发生热损失，电流会无电阻地在导线中形成强电流，从而产生强磁场。

托卡马克是什么东？ 俄语磁性线圈的环真空室的缩写。

核聚变是指质量小的原子(主要是重氢和氚)在一定条件下(超高温和高压等)相互聚合，生成新的质量重的原子核，伴随巨大能量释放的核反应形式。

原来，全超导托卡马克(核聚变)实验装置是偏正结构的短语，意思是全超导托卡马克、核聚变的、实验装置。

现在明确了，人工小太阳是指用全超导材料产生磁场，结构环绕真空，进行核聚变实验的装置。

那么，发生了问题。 和太阳有什么关系呢？

据了解，太阳之所以能够不断释放光和热，是因为其内部发生了核聚变反应。 我们模仿太阳的反应原理。 人工太阳是一个非常形象的比喻。

question2:为什么要制造小太阳？

能源的重要性不言而喻。 随着时代的迅速发展，世界能源消耗量越来越大。 目前，世界能源以煤炭、石油、天然气等化石燃料为主。 近几十年来，几乎每十年翻一倍。 煤炭、石油等储量不能说马上就捉襟见肘，但近年来困扰我们国家的雾霾问题也与能源消耗的大幅增加有关。

从20世纪50年代开始，核电站开始登上世界舞台。 与核聚变不同，这座核电站的反应原理不是原子的聚合，而是原子的分裂。 但是，也有明显的缺点。 一个是产生放射性废弃物，不太容易解决。 二是第一燃料铀储量不丰富，开采和凝固十分困难，三是有一定的安全风险，历史上发生了核泄漏事故。

相比之下，核聚变可以使其他许多能源具有非凡的了不起的优点:首先，其原料储量极为丰富，其主要燃料存在于海水中。 海量不是小编，请大家自己动脑筋。 另外，每单位质量燃烧燃料释放的能量非常大，这是核聚变能的另一大优点。 1公斤氘相当于4公斤铀，7千吨汽油或1万吨煤。 也就是说，燃烧l公斤的海水和燃烧汽油210公斤( 300升)所得到的能量是相等的。 另外，核聚变安全性高，没有放射性物质，所以基本不受环境污染。

鉴于核聚变的诸多优点，加上目前国际上普遍面临的能源危机，许多国家正在迅速发展核聚变的研究。

question3:我们国家的人造太阳怎么样了？

小太阳的前景很好，但是难度也相当大。 因为，核聚变的反应条件相当苛刻，如果将氘、氚的等离子体瞬间加热到1亿度，持续至少1000秒，就会形成持续的反应，核聚变将被人类使用。

目前，中科院合肥研究院等离子体自主研制的核聚变实验装置东方超环全球首次达到稳态h模式持续时间100秒量级，这一里程碑式的科研成果标志着我国在磁约束聚变稳态运行研究方面继续领先于国际前沿。

值得一提的是，从设计到建设，整个项目的自研率在90%以上，取得了68项拥有自主知识产权的技术和成果。

年，东方超环获得411秒2000万度的等离子体，稳定地重复了超过30秒的高约束等离子体放电，创造了两个托卡马克运行世界纪录。

年，东方超环顺利完成重大升级改造，比较有效地提高辅助加热系统装置、内部关键部件、等离子体诊断系统等性能。 成为具有挑战国际磁约束聚变最先进研究课题的能力，在今后5年内实现全球最大100秒级长脉冲高性能等离子体放电的聚变实验装置之一。

年实现了电子温度超过5千万度、持续时间102秒的超高温长脉冲等离子体放电，实现了60秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模式等离子体。 east的建设和运行得到国内外专家的高度评价，是世界融合工程的卓越业绩，是世界融合能源开发的卓越成果和重要里程碑！ “自然”和“科学”分别评价了中国创造融合的历史，科学价值在这里得到了巨大体现。

目前，由欧、美、日、俄、中、韩、印7方共同承担的国际热核聚变实验堆( iter )计划，是世界范围内最大、最具影响力的国际科技合作项目之一。 该项目总投资数十亿欧元，中国投资额占9%。 作为iter中国事业集团的主要参与机构，等离子体承担了iter许多高难度核心研发任务，推翻了原有iter电源等重大系统和元器件的不合理设计，实现了iter大电流超导导体的100%中国制造。

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一句话，中国的核聚变事业在世界上处于领先地位。

合肥在线记者秦鸣通讯员叶华龙