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，首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。

這再次刷新了中國磁約束聚變裝置運行紀(jì)錄，突破了等離子體大電流高約束模式運行控制、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，未來的聚變堆將運行在先進(jìn)的高約束模式下。

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

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)濟性，相較于普通的運行模式，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劃。

“中國環(huán)流三號”由中核集團核工業(yè)西南物理研究院自主設(shè)計、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行新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國核聚變研發(fā)距離聚變點火邁進(jìn)重要一步。

中核集團稱，在實現(xiàn)百萬安培等離子體電流高約束模式運行的基礎(chǔ)上，“中國環(huán)流三號”團隊將進(jìn)一步發(fā)展高功率加熱和電流驅(qū)動、等離子體先進(jìn)運行控制等核心技術(shù)，實現(xiàn)堆芯級等離子體運行，研究前沿聚變物理，為中國開展聚變?nèi)紵龑嶒灐⒆灾鹘ㄔ炀圩兌训於▓詫嵒A(chǔ)。

除中核集團外，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行403秒，創(chuàng)造了托卡馬克裝置穩(wěn)態(tài)高約束模運行新的世界紀(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實物理基礎(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。