▲全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。（图／翻摄新华社）

中科院合肥物质科学研究院28日凌晨成功实现“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）1.2亿℃运行101秒的全新世界纪录。研究人员指出，新纪录进一步证明核聚变能源的可行性，亦为迈向商用奠定物理和工程基础。

根据《光明日报》报导，全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）有“人造太阳”之称，中科院合肥物质科学研究院28日凌晨成功实现了可重复的1.2亿℃101秒和1.6亿℃20秒等离子体运行。

报导提到，中科院合肥研究院等离子体所去年6月启动EAST装置的升级改造工作，历时一年的升级改造全面提升了该装置性能，并在物理实验中攻克了稳态高功率加热、完全非感应的高电流驱动、高精度等离子体实时控制、高热负荷等离子体与壁材料相互作用等系列技术难题。

报导指出，1.2℃度101秒等离子体运行的实现，将去年EAST装置物理实验实现的1亿℃20秒的世界纪录提高了5倍，表明EAST装置综合研究能力获得重大突破。

报导提到，上亿℃高温等离子体条件下连续稳态运行是未来聚变发电的必要条件，目前，EAST装置是国际上唯一具备与ITER类似加热方式和偏滤器结构的磁约束核聚变实验装置，是唯一能在百秒量级条件下全面演示和验证国际热核聚变实验堆ITER未来400秒科学研究的实验装置。

报导指出，核聚变能具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来理想的清洁能源之一，可为实现碳中和作出重要贡献。实现核聚变发电的两大难点是如何实现上亿℃点火和等离子体稳定长时间约束控制，同时实现上亿℃等离子体长时间维持尤为困难，这需要将上亿℃等离子体与零下269℃超导磁体、高热负荷等离子体、壁材料相互作用，在动态精密控制等多项极端条件下高度集成和有机结合，难度和挑战非常大，此前国际上超过1亿℃的等离子体运行最长持续时间为20秒。

报导强调，本次物理实验成果是对EAST装置首次在国际上采用全金属主动水冷第一壁、高性能钨偏滤器、稳态高功率波加热、等离子体位形精密控制等一系列未来聚变堆必须采用的关键技术的验证。

细说人造太阳：核聚变一次能产生多少能量？

新浪科技讯 北京时间5月31日消息，据国外媒体报道，在我们的头顶，有一种源于自然的强大能源——太阳，它距离地球大约9300万英里，仅有十亿分之一的太阳总能量传输到达地球，太阳的能量使地球变成一个充满生命的世界，太阳每秒向地球表面传递的能量相当于2018年所有发电站的总发电量。

在地球上，人类主要通过收集能量来驱动机器运转，例如：收集下落的水的能量，在水力发电厂将水的势能转化为电能，为了创造能量，人们必须将物质转化为能量。

链式反应

产生能量的其中一种方法是裂变原子，原子是宇宙中所有物质的基本组成分子，因此如何控制裂变原子的链式反应，就能产生稳定的能量流，一旦该反应失去控制，裂变原子在一次核爆炸中会同时释放大量能量。

每个原子的核心，即原子核，是由更小的粒子构成，即质子和中子。将原子核凝聚在一起的作用力存储了大量的能量，为了从原子核中获得能量，科学家们提出了一个将重原子分裂成轻原子的过程，因为较轻原子不需要像较重原子那么多的能量，用于将原子核聚集在一起，能量以热或者光的形式释放出来，这个过程叫做核裂变。

当一个原子被分裂时，就开始产生连锁反应：被分裂的原子会触发另一个原子产生分裂，以此类推。为了使链式反应处于可控范围，科学家研发了减缓原子分裂的方法，例如：吸收一些分裂的粒子。

核能

核电站收集原子分裂释放的能量，世界上最大的核电站是日本的柏崎刈羽核电站，它由7个核反应堆组成，最大发电能力大约是8000兆瓦，世界上最大的单个核反应堆是中国台山核电站的两座核反应堆之间的纽带，台山核电站的每个反应堆装机容量为1750兆瓦。

单个核反应堆比不受控制的核反应（例如原子弹爆炸）产生的能量小许多，现今，引爆一颗原子弹是所产生的能量相当于柏崎刈羽核电站半年的发电量。

核裂变过程的一个缺点是产生核废料，裂变的原子通常不稳定，并产生危险的辐射，更重要的是核废料需要妥善储存许多年，一旦释放到环境会带来风险。

核聚变

科学家还发现另一种类型的核反应，一种产生能量而不产生核废料的反应，当两个较轻的原子结合成一个较重的原子时，失去的质量就会转化为能量，该过程被称为核聚变。同时，聚变也会发生在太阳核心，每秒太阳将大约6亿吨的氢燃烧成大约5.96亿吨的氦，产生的能量相当于数万亿颗原子弹。

然而，在地球上实现核聚变是非常困难的，该聚变仅在极端条件下才会发生，例如：太阳的高温高压环境，迄今科学家还没有有效地证明可控核聚变产生的能量比消耗的更多，但他们正在努力做到这一点，一种方法是用高功率激光从不同方向射向微小的氢同位素微粒。

核聚变将是未来一种非常有前景的能源解决方案，但人们很容易忽视我们的头顶有一个巨大的核聚变反应堆，这就是太阳，随着太阳能效率不断提高，我们甚至不需要再创造其他能源，只需要捕捉更多的太阳能，就能满足人类日常所需的能量需求。（叶倾城）

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