“板凳甘坐十年冷” 中国科学家敢为人先 只为让“人造太阳”早日升起

“板凳甘坐十年冷” 中国科学家敢为人先 只为让“人造太阳”早日升起
2021年08月26日 10:26 央视

原标题:“板凳甘坐十年冷” 中国科学家敢为人先 只为让“人造太阳”早日升起 来源:央视新闻客户端

原标题:

万物生长靠太阳,太阳的光和热,源于它内部核聚变反应后释放的能量。如果有一天,人类可以控制核聚变,就相当于拥有了“人造太阳”,能源问题将得到彻底解决。

这是一个大胆又富有想象力的计划,为了实现这个梦想,几十年来,中国科学家敢为天下先,迎难而上,创造了多项世界纪录。

5月28日凌晨3时02分,在中科院合肥物质科学研究院的控制大厅,当大屏幕上的数字显示为101秒时,现场的科研人员鼓掌欢呼,这代表东方超环EAST以1.2亿摄氏度的温度,持续“燃烧”了101秒。 

中科院合肥研究院等离子体物理研究所研究员 龚先祖:这是目前世界上高温等离子体达到上亿摄氏度运行时间最长的一个新的世界纪录,这也标志着EAST(东方超环)的性能得到了大大的提升,也标志着我国磁约束核聚变研究领域,目前处在国际领先水平。 

这个直径8米,高11米,重约400吨的“大家伙”,就是全超导托卡马克装置——东方超环EAST,也就是“人造太阳”,它主要由超高真空室、纵场系统、极向场系统、内外冷屏、外真空杜瓦及支撑系统等六大部件组成。受控热核聚变的实现离不开超高温、超低温、超强磁场、超大电流、超高真空的极限环境,科学家们用磁场做成一座“磁笼”,牢牢将高温物质控制住,磁场外面用真空隔绝,保护装置材料不被烧毁。 

中国工程院院士 万元熙:实现(核)聚变反应,首先要在一定的密度下面达到5000万摄氏度或者1亿摄氏度的高温,里边要把温度上升到几亿摄氏度的高温,这边是要把电线的温度降到零下269摄氏度,所以这样一个复杂的装置,在常温下面安装,可以想象,各个方面的挑战是极大的。 

让1亿摄氏度超高温和零下269摄氏度超低温近距离共存,这是世界上没人做过的事情,对于“人造太阳”团队来说,困难无处不在、天天遇到。如此复杂的大科学装置,需要超级材料的支持。超导材料是“人造太阳”的基础,没有它,装置就建不成。如何让0.8毫米的超导线没有任何折断甚至细微的裂缝?这让团队成员急得饭都吃不下,请来了国外专家也束手无策。 

中科院合肥研究院等离子体物理研究所助理研究员 王腾:我们说(核)聚变事业是一个系统工程,它的挑战很大,但是愿景也非常的美好,为了这个愿景我们必须全力以赴,我们敢为天下先,敢干,敢担当。 

迎难而上,勇于创新,在尝试无数种方案后,团队最终做到每一根上千米长的超导线100%不断线。经过二十多年的持续努力,如今我国已经拥有世界先进的超导技术,并且是目前世界上超导材料的最大出口国。 

中科院合肥研究院副院长 等离子体物理研究所所长 宋云涛:板凳甘坐十年冷。我们要真正静下心来,从事基础研究,我们攻克了一个又一个的卡脖子技术,特别是在超导,在射频加热,在离子源,在各个方面。以前我们实验室的东西基本上是世界发达国家收回来的,用它们不用的东西,我们搭建起来,到现在我们可以实现核聚变技术向发达国家技术的输出,我们这一代人应该感到非常骄傲和自豪。我们在与国家一起发展、一起成长,我们科研事业离不开党的领导,离不开国家的大力支持。 

从5000万摄氏度放电30秒至60秒,再到百秒,再到1.2亿摄氏度运行101秒,东方超环不断刷新着放电纪录,也标志着人类向着核聚变商业化应用的目标不断靠近。距离终极目标,这只是一小步,未来,无数为之奋斗的中国科研工作者,将继续“追着太阳”,走好每一步。 

中国工程院院士 李建刚:我们这些做(核)聚变的人都有一个长期的共同的梦想,就是在我们有生之年,能有一盏灯被核聚变所点燃,这盏灯一定也必须在中国。

为什么要建“人造太阳”? 

有人可能会问,在已经有核电站的当下,为什么还要建“人造太阳”?据了解,目前的核电站采用核裂变反应,而“人造太阳”采用的是核聚变反应,相比核裂变,核聚变没有放射性。此外,一旦人类掌握了核聚变能,将彻底解决能源问题。

中科院合肥研究院等离子体物理研究所助理研究员 王腾:核裂变简单来说就把一个大个头的元素——原子核,给分裂开来,那么伴随着质量的亏损会释放出一些能量,我们叫核裂变能。这种大个头的原料,它往往属于重金属元素序列,它的原料和废料都伴随着长久的一个辐射性。而核聚变能恰恰相反,它是把两个非常微小的小个头的原子核给压缩到一个极小的空间,它发生聚合反应之后,同样会释放能量,这部分能量叫核聚变能。

相比核裂变,核聚变没有放射性。支持核聚变的原料是氘和氚,反应的生成物是氦气,对环境无害。核聚变的原料储量也很丰富,氘可以直接在海水中提取,据估算,一升海水中提炼出来的氘经过核聚变反应释放出的能量相当于300升汽油完全燃烧释放的能量。所以核聚变能是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。一旦人类掌握了核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源。

这么好的能源如何才能为人类所获取并利用?科学家们想到一个好办法,就是在地球上建造一套核聚变装置,像太阳一样发生核聚变反应,从而源源不断地产生能量。这种大科学装置俗称“人造太阳”。中科院合肥研究院等离子体物理研究所就有这样一个“人造太阳”,也叫东方超环EAST,它自2006年建成并运行至今,已经开展了16轮物理实验,总放电次数超过10万次,先后创造了多项世界纪录。2012年,实现长达411秒的高温等离子体放电,创下当时世界纪录。今年5月28日,实现可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。新纪录进一步证明了核聚变能源的可行性,也向核聚变能源应用迈出了重要一步。

核聚变中科院
新浪科技公众号
新浪科技公众号

“掌”握科技鲜闻 (微信搜索techsina或扫描左侧二维码关注)

创事记

科学探索

科学大家

苹果汇

众测

专题

官方微博

新浪科技 新浪数码 新浪手机 科学探索 苹果汇 新浪众测

公众号

新浪科技

新浪科技为你带来最新鲜的科技资讯

苹果汇

苹果汇为你带来最新鲜的苹果产品新闻

新浪众测

新酷产品第一时间免费试玩

新浪探索

提供最新的科学家新闻,精彩的震撼图片