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新一代“人造太陽”首次放電中國黑科技新成就又加一項！

2020-12-07 17:11

近期，我國多項科技成果發布，嫦娥五號成功登月采樣、量子計算原型機“九章”問世、“華龍一號”全球首堆并網成功、新一代“人造太陽”首次放電……科技界好消息不斷。

新一代“人造太陽”首次放電 2020中國黑科技新成就又加一項！

其中，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝置于12月4日在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了核聚變實驗研究裝置，也就是新一代人造太陽裝置的設計、建造、運行技術，為我國未來開發核聚變能打下基礎。

核能的產生主要有核聚變和核裂變兩種方式。核聚變，可以理解為兩個小質量的原子聚合成一個較大的原子，釋放出巨大能量，太陽的能量也是源于此，是人類未來的理想能源。核聚變的反應原料可以說是取之不盡、用之不竭，它們就是氫的同位元素氘和氚，這兩種元素在海水里面就有很大的存量。

核聚變的優勢十分突出，但發生過程極為困難，由于原子核的結構很堅固，想讓兩個原子結合就必須突破原子核結構的屏障，因此需要用特別高的速度進行碰撞，而產生高速的條件就是需要高溫。

以太陽為例，它之所以開啟核聚變是因為其質量大引力強，引力強進而導致壓力大，壓力大溫度就高。但地球上并不具備這樣的環境，所以就需要人工升溫，而這個溫度值至少要一億度以上。

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氫彈就是利用了這個原理，它是靠中心原子彈爆炸所產生一億度以上的高溫，再引爆氘和氚發生核聚變。而可控核聚變是讓核聚變過程的劇烈程度降低，達到逐步釋放可控，所以目前世界上主流的可控核聚變分為兩種，一種叫做激光約束核聚變，它的過程是將反應物放在裝置中間，然后打很多激光上去。

另一種叫做磁約束核聚變，通常是在一個圓環裝置里面進行，它叫做托卡馬克裝置，其中蘊含了巨大的能量，而承載這個能量的載體叫做等離子體，它們在磁場中會受到洛倫茲力的作用，進而會在磁場中進行循環的圓周運動。

但激光約束核聚變存在一個問題，雖然激光達到一億度的高溫值并不難，但目前地球上沒有任何一種材料做的容器可以承受住反應物。而磁約束核聚變解決了這個問題，不過面臨的難度還是很大，從放電到發電其實還有很長一段路要走，此次成功放電只是說明全新一代的裝置已經建設完畢。

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“人造太陽”中國環流器二號M裝置是我國目前規模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，是我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置，采用更先進的結構與控制方式，等離子體體積達到國內現有裝置2倍以上，等離子體電流能力提高到2．5兆安培以上，等離子體離子溫度可達到1．5億度，能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行，是實現我國核聚變能開發事業跨越式發展的重要依托裝置，也是我國消化吸收ITER技術不可或缺的重要平臺。

據介紹，我國核能發展實施“熱堆－快堆－聚變堆”三步走戰略中，將聚變能作為解決能源問題的最終一步。開發核聚變能不僅是解決我國能源戰略需求的途徑，對我國未來能源與國民經濟的可持續發展具有重大戰略意義。