四代人为什么要去造个“太阳”？
地球上什么东西能装下上亿度的“火球”？
(资料图片)
“人造太阳”为什么会帮人类探索宇宙奥秘？
中科院合肥物质院等离子体所
EAST装置实验运行总负责人龚先祖
讲述了有“人造太阳”之称的
全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）
研发背后的故事
“人造太阳”是什么?
人类研究与核聚变相关的基础物理学已近一个世纪。
核聚变是在极端条件下发生的原子核之间的一种反应，就像恒星中存在的原子核一样。以太阳为例，其氢含量约为75%，在巨大的热量和重力下，氢原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此过程中释放出大量的能量。
这一想法成为制造核聚变反应堆的基础：建造一个模拟太阳环境的装置，使其产生一种极其绿色的能源——核聚变不会直接产生温室气体，如二氧化碳和甲烷。
此外，与其他核反应不同，核聚变不会产生放射性废物。该技术有望为人类提供一种近乎无限的、清洁的、安全的能源。
上世纪60年代，LLNL的科学家曾做出假设：激光可以用来在实验室环境中诱导核聚变。随着时间的推移和技术蝶变，这一革命性的想法最终演变为惯性约束核聚变。
作为世界上最大、能量最强的“惯性约束聚变”实验，耗资35亿美元的美国“国家点燃实验设施”占据了大约3个足球场的空间，其中心有一个可容纳小胶囊的圆柱形装置。该胶囊大约和胡椒一样大，里面充满了氢、氘和氚同位素，简称“D-T燃料”。科学家将192个激光器聚焦于目标，用极高的热量产生等离子体，并引发内爆，最终释放出大量的能量。
简单来说，该实验可以想象成简单的模拟恒星条件——就是将重氢同位素、氘和氚，融合成氦。
“人造太阳”终于“发光了”
“12月5日，他们进行了历史上首次可控核聚变实验，使聚变燃料保持足够热、足够密集。”美国国家核安全管理局副局长马文·亚当斯介绍说，激光束将大量热量集中在一个微型球形胶囊上，结果是一个过热的等离子体环境，其中反应产生的能量比用于产生它的激光中所包含的能量多，约为1.5倍。
实际上，作为核聚变反应堆的另一种生产热量方式——用磁铁来加热和容纳氢原子的磁约束反应堆（托卡马克环形反应堆）也取得了重大进展。在法国南部卡达拉舍，由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度等共同参与的“国际热核聚变实验堆项目”使用的就是托卡马克装置。
托卡马克装置的工作原理是：当温度加热到超过1亿摄氏度时，将产生旋转的氢同位素等离子体，并相互碰撞产生聚变反应。
据悉，启动于2006年的“国际热核聚变实验堆项目”本体组装工作将于2025年完成，预计将在未来十年开始测试，并于2050年发展商业融合。作为平等成员方之一，中国承担了“国际热核聚变实验堆项目”建设阶段9.09%的工作，享有该项目100%的技术成果使用权。
这是2021年4月13日拍摄的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。
403秒意味着什么？
龚先祖介绍
过去将近20年的历程中
经历了122544次的放电
才成功实现
稳态高约束模式等离子体运行403秒
他表示
虽然仅仅维持了几分钟
但这意味着
在同样的实验条件下
可以把储能和能量提高到更高水平
这也是未来聚变反应堆所采用的运行模式
真正实用的“人造太阳”多久能出现？
龚先祖说
EAST装置
仅仅是磁约束聚变研究的
一个基础性实验装置
在物理上和工程上
还需要不断地实验
才能达到建设运行未来聚变反应堆需要的条件
他认为
如果一旦各方条件具备
在10年之内
可以建造一个演示性的聚变反应堆
在20年之内
可以实现利用聚变能来发电
2021年4月，中国研制的PF6超导磁体线圈在法国ITER项目现场吊装。新华社发
我国核聚变研究在国际上处于什么位置？
我国核聚变事业
从上个世纪80年代刚刚起步
取得了突飞猛进的成效
目前国际主要的研究机构
还是集中在美国、日本和欧洲
他们在很多领域
仍然保持着引领地位龚先祖说
在EAST装置上
稳态等离子体运行、聚变工程技术等方面
我们现在处在引领状态
从跟跑到并跑
再到实现部分领域的领跑
科幻电影里的“聚变能”能变成现实吗？
龚先祖表示
在科幻小说和科幻电影描述中
聚变能应用前景广泛
但让科幻里的美好愿景成为现实
这需要多学科、多种综合实力的结合
他说
如果真正掌握了可控的聚变能
利用这种动力
可能使得我们的火箭脱离地球的束缚
飞向太阳系
在未来有一天可以遨游宇宙
走向星辰大海
来源：综合新华社、华西都市报
编辑：胥兵
责编：段忠俊
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