“人造太陽”重大突破!在1億度超高溫度下運行近10秒

央視報道,中國自主設計的核聚變實驗裝置、被稱為“人造太陽”的東方超環日前取得重大突破,在1億度超高溫度下運行了近10秒。“東方超環”EAST是中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製的磁約束核聚變實驗裝置,是我國第四代核聚變實驗裝置。東方超環也被稱為人造太陽,因為它的目標就是像太陽一樣發生核聚變為人類提供能源。

“人造太陽”重大突破!在1億度超高溫度下運行近10秒

在2017年,東方超環在世界上首次實現了5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行,實現了從60秒到百秒量級的跨越。2018年底,東方超環又首次實現了1億度等離子體放電,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦。與2018年首次實現1億度溫度相比,這次的創舉實際上是將1億度維持了近10秒,是東方超環取得的重大突破。如果能較長時間維持1億度的高溫,那人類距離解決核聚變商業化應用真的就不遠了,不過這一天可能還需要很長時間。

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核聚變是相對於核裂變而言的另外一種核能利用途徑,其主要指兩個較輕的原子核在一定的條件下(超高溫、高壓)擺脫核外電子束縛聚合到一起形成另外一種原子核的過程,由於在這個過程當中伴隨著原子質量的損失,從而能夠產生超強的能量。目前主流的核聚變反應為氘氚核聚變反應,氘氚均為氫的同位素,其中氘可以在自然界中提取,而氚也能夠進行人工合成,據測算1L海水中所含氘核聚變後所釋放的能量相當於300L汽油燃燒釋放的能量,與此同時,氘氚核聚變產物為惰性元素氦,清潔無毒。

“人造太陽”重大突破!在1億度超高溫度下運行近10秒

自19世紀末英國物理學家湯普遜發現電子以來,人類就已經開始對核技術進行研究和運用,核技術應用主要指利用反應堆、同位素以及加速器產生的射線或者粒子與物質產生物理、化學以及生物效應,從而達到探測物質內部結構、改變物質的物理化學性態、消滅病菌微生物以及治療生物體內病灶等目的一種技術應用。正由於核技術應用具有以上眾多能力,目前已經形成了一條非常龐大的產業鏈,被廣泛應用於工業、農業、醫療健康、食品安全、環境保護、資源勘探和公眾安全等各個領域。

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核技術應用產業鏈簡單可以分為上游的射線發生裝置,以及下游具體應用領域兩個環節,如圖57所示,上游射線發生裝置為整個核技術應用發展的基石。射線發生裝置主要類型有:反應堆、加速器和同位素三類;下游的具體應用領域包括:改性材料、核成像、輻照加工、核醫療、核儀器儀表等幾大類。根據大連國際相關公告,國內核技術應用目前主要在輻射化工(材料改性)這一領域實現產業化,隨著在醫學、環保、印刷、輪胎等新領域拓展,未來核技術應用將具有更為廣闊的發展空間。

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