人造太阳创新纪录

时间:2024-10-09 00:44:59编辑:分享君

东方超环离子体运行了多久?

东方超环离子体运行1056秒。2021年12月30日夜,中科院合肥研究院等离子体所EAST控制大厅里,在运行的国家重大科技基础设施EAST全超导托卡马克装置(东方超环)再次创造新的世界纪录,实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置实现的最长时间高温等离子体运行。EAST装置运行15年来,先后实现了1兆安、1.6亿度、1056秒的等离子体运行,通过开放共享的建制化管理模式,全面实现了EAST设计参数指标,在稳态等离子体运行的工程和物理上继续保持国际引领。东方超环东方超环,俗称人造小太阳,是中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,位于安徽省合肥市科学岛。2010年12月24日,东方超环2010年度实验结束,已获得1兆安等离子体电流、100秒1500万度偏滤器长脉冲等离子体、大于30倍能量约束时间高约束模式等离子体、3兆瓦离子回旋加热等多项重要实验成果,大大推进了东方超环实现其总体科学目标的进程。实验中广泛开展的国际合作,使东方超环已成为国际上最重要的高参数长脉冲等离子体物理实验平台。

人造小太阳东方超环离子体运行了多长时间

东方超环离子体运行1056秒。2021年12月30日夜,中科院合肥研究院等离子体所EAST控制大厅里,在运行的国家重大科技基础设施EAST全超导托卡马克装置(东方超环)再次创造新的世界纪录,实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置实现的最长时间高温等离子体运行。EAST装置运行15年来,先后实现了1兆安、1.6亿度、1056秒的等离子体运行,通过开放共享的建制化管理模式,全面实现了EAST设计参数指标,在稳态等离子体运行的工程和物理上继续保持国际引领。东方超环东方超环,俗称人造小太阳,是中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,位于安徽省合肥市科学岛。2010年12月24日,东方超环2010年度实验结束,已获得1兆安等离子体电流、100秒1500万度偏滤器长脉冲等离子体、大于30倍能量约束时间高约束模式等离子体、3兆瓦离子回旋加热等多项重要实验成果,大大推进了东方超环实现其总体科学目标的进程。实验中广泛开展的国际合作,使东方超环已成为国际上最重要的高参数长脉冲等离子体物理实验平台。

重大突破!“人造太阳”新世界纪录

据欧洲核聚变研发创新联盟(EUROfusion)、英国原子能管理局(UKAEA)和国际热核聚变实验堆(ITER)9日联合召开新闻发布会称,欧洲科学家在通过聚变等离子体生产能源的道路上取得了重大成功:世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆(JET)中产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体。这是自1997年以来,世界首次进行的氘氚核聚变实验。

JET曾在1997年产生约22兆焦耳聚变能量的等离子体,创造了当时的世界能源纪录。新实验打破了该纪录,JET中的聚变反应在等离子体放电的5秒阶段以中子的形式释放出总共59兆焦耳的能量——以功率单位表示,JET在5秒内实现了 平 均超过11兆瓦的功率输出。而在1997年的纪录中,5秒内的 平 均功率为4.4兆瓦。

核聚变发电又称为“人造太阳”,旨在模仿太阳上发生的核聚变。核聚变是氢的两个同位素氘和氚融合成一个氦原子,这一过程会释放大量能量。目前世界上唯一能够使用这种混合燃料运行的装置是JET。因为氚是一种非常罕见的原材料,需要经过特殊处理,所以研究小组通常使用氢或氘进行等离子体实验,上一次氘氚核聚变实验还是在1997年进行的。

为了过渡到国际大规模聚变实验(ITER)计划,研究人员此次进行的是氘氚混合燃料聚变实验。同时,为了使JET实验尽可能接 近 未来的热核聚变实验堆条件,他们用铍和钨的混合物而不是碳覆盖等离子体容器壁,因为金属钨比碳更耐腐蚀,而且不会像碳一样过多地与燃料结合。此次实验在比太阳中心温度高10倍的条件下,产生的聚变能量达到了创纪录水 平 。

ITER设施目前正在法国南部的卡达拉奇建设,预计将使用氘和氚混合燃料,计划实现产出能量10倍于输入能量(聚变增益)。要想产生净能量,即输出能量是加热等离子体所需能量的两倍这一目标,在卡达拉奇ITER设施“上线”之前是不可能实现的。因此,这次实验是在类ITER条件下创造的世界纪录。

德国马克斯·普朗克等离子体物理学研究所科学主任西比勒·君特教授表示:“JET的最新实验是向ITER最终目标迈出的重要一步。”


刷新纪录!我国人造太阳研究获突破性进展,这有什么意义?

2020年5月27日,我国首个人造太阳在国际热核聚变实验堆(ITER)上成功实现稳态运行,在实验堆的关键技术领域取得突破性进展。这是我国自上世纪70年代开展磁约束核聚变实验以来,在高温、高压等离子体实验和工程方面取得的重要进展。ITER计划将在2023年建成正式运行。此次新进展的突破性成果是我国首次在国际热核聚变实验堆(ITER)上实现稳态运行和长寿命运行,将对我国未来聚变能利用做出重大贡献。核聚变是指氢原子在高温、高压下发生的剧烈反应,它可以说是能源,它是核聚变反应的基础。核聚变反应需要一个条件,就是氢弹内燃料所燃烧出来的巨大能量。因此,核聚变是核工业发展过程中对环境保护最有成效、最为经济有效的技术之一。托卡马克装置由英国建造,属于未来磁约束核聚变反应堆中一个极其关键的环节。托卡马克的工作原理与其他核聚变堆芯一样,只是在两个相同的电场之间通过磁场耦合。托卡马克主要通过磁约束将强激光的能量从粒子束中释放出来,通过磁场与等离子体相结合将高功率高密度的超导材料包载在离子堆内。这种高温等离子体需要足够强大的电流,能够产生高达10倍于自身质量的热量。聚变装置是将核聚变反应的原理与大规模人造太阳装置相结合,利用人造太阳释放的巨大能量,解决能源供应问题的装置。与普通原子核聚变反应不同,核聚变反应在自然界中不存在完全不可被彻底消灭的燃料,其核燃料通常是来自太阳周围,是以氢或氘为燃料,也有极少数来源于海水中。但这类核聚变反应必须经历一个相当漫长的过程,在一个过程中,一旦发生不可控事件,则将释放巨大能量来消除核裂变反应产生的中子和氢气。

刷新纪录!中国新一代“人造太阳”科研再获新进展,此次有何新突破?

新一代 "人造太阳 "的等离子体电流输出可以达到2.5兆安培以上,目前正在以超过1兆安培的速度运行,创造了中国可控核聚变装置运行的新纪录。这一新突破意味着未来该装置将能够在超过1毫安培的等离子体电流下常规运行,并进行突破性的科学研究,这对中国未来参与国际热核反应堆(ITER)实验以及独立设计和运行聚变反应堆具有重要意义。中国在各种高科技技术的研发上投入了大量资源,特别是在核聚变领域,中国已经成功建造了一个寿命为1000秒的 "人造太阳",利用该国的托卡马克核聚变实验装置实现了1000秒的核聚变放电,刷新了此前由西方国家保持的400秒的世界纪录。400秒的世界纪录,最高温度达1.6亿摄氏度,标志着中国在可控核聚变研究方面取得了巨大的突破,这确实是一个重大的国家武器。受控核聚变可以人为地控制两个较轻的原子核融合成一个较重的原子核并释放能量的过程。多年来,许多研究人员认为,如果人类能够收获太阳所释放的所有能量,那么人类就不必担心资源枯竭,但对于现阶段的人类来说,我们无法做到这一点,所以我们必须在地球上创造一个 "人造太阳"。其原理与太阳内部的核聚变过程非常相似,由于其主要原料来自于海水,所以也是纯粹的环境友好,取之不尽用之不竭。根据研发部门的预测,我们的 "人造太阳 "将在2050年左右准备好用于商业用途,这意味着还需要30年左右。当然,这些只是预测,因为聚变能源还有另一个关键,那就是 "可控性"。如果人类不能开发出可控的核聚变,就不可能使其成为人类的最终能源。

1.2亿℃燃烧101秒!中科院“人造太阳”远远超过世界纪录

众所周知,太阳内部几乎每时每刻都在进行剧烈的核聚变反应,并源源不断地辐射能量,这些能量若能全部利用将改变当前的能源格局,因此世界各国纷纷研究可控核聚变技术,以寻求新的持续清洁能源。近期我国又打破一项世界纪录,中科院成功研制出“人造太阳”,实现1.2亿摄氏度等离子体运行101秒,令业界人士惊叹不已,那么这项技术究竟有多牛? 何为核聚变 所谓核聚变就是两个原子融合成一个更大的原子时,反应过程会产生微量的质量亏损,从而释放出巨大能量,这种反应需要极高温和极高压的环境。比如说太阳中心,其压力高达3000亿个地球大气压,温度达到1500万摄氏度,这种环境下氢能够聚变为氦。 而太阳中心的这种核聚变反应几乎每时每刻都在进行,它们放出的大量能量以辐射的形式源源不断地被送往太空,地球上接收的太阳光就是其中一种。 与此同时,我们都知道光是植物生长的必备条件,而植物处于食物链的最底端,如果植物无法生长,势必会影响更高级生物的生长发育,因此核聚变被认为是宇宙的能量来源。而地球上无法达到像太阳中心那么高的温度和压力,要实现核聚变是相当困难的。 何为可控核聚变 但是当前人类技术蓬勃发展,对于热核反应,人类已将其应用在氢弹等核武器领域,而能源也成为世界各国不断 探索 的目标,作为能量巨大且没有核废料问题的核聚变反应,不失为一种清洁能源。 “理想很丰满,现实很骨感”,要在地球上实现不爆炸的可控核聚变反应,非常困难。首先这种反应微小到原子内部的中子、质子量级,其反应相关参数的测定和预估本就是个极大的挑战,而且核聚变反应条件的实现也需要同样能够承受高温高压的材料。 而且核技术相关实验危险系数极大,稍有偏差就是难以想象的损伤,对此科学家发明了很多装置,而中国科学家成功研制出令业界人士惊叹不已的全超导托卡马克核聚变实验装置,并创下世界纪录。 中国“人造太阳”艳羡众国 对于托卡马克,这是一种采用磁约束,将高温高压状态下的等离子体约束在环形“磁笼”里,从而实现可控核聚变反应的容器。这个“磁笼”外部缠绕着很多大型线圈,通电后形成强磁场,约束等离子体在当中发生聚变反应,而且这些等离子体是悬浮在容器内运动,基本不会接触装置,也就不会烧坏装置。 据权威消息,中科院自主研发的这种装置成功实现1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒的等离子运行,打破了1亿摄氏度20秒的原世界纪录,并将其延长了近5倍! 更重要的是,我国完全拥有该装置的自主知识产权,这都要归功于所有默默无闻、辛苦操劳的科研工作者,这是他们的骄傲!

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