破紀錄！ 中國人造太陽研究取得突破的意義何在？

2020年5月27日，中國首個人造太陽能在國際熱核聚變實驗堆（ITER）上成功實現穩態執行，在實驗堆關鍵技術領域取得突破。 這是自上世紀70年代我國開展磁約束核聚變實驗以來，在高溫高壓等離子體實驗和工程方面取得的重要進展。 ITER計畫於2023年全面投入使用。

這一新進展的突破性成果，是我國首次在國際熱核聚變實驗堆（ITER）上實現穩態執行和長壽命執行，將為中國未來的聚變能利用做出重大貢獻。

核聚變是指氫原子在高溫高壓下的劇烈反應，可以說是能量，是核聚變反應的基礎。 核聚變反應需要一種條件，即氫彈內部的燃料燃燒出大量能量。 因此，核聚變是核工業發展中對環境保護最有效、最具成本效益的技術之一。

托卡馬克是在英國建造的，是未來磁約束聚變反應堆的關鍵環節。 托卡馬克的工作原理與其他聚變核心相同，只是它們由兩個相同電場之間的磁場耦合。 托卡馬克主要通過磁約束從粒子束中釋放出強雷射的能量，並通過磁場和等離子體的結合將高功率、高密度的超導材料封裝在離子堆中。

這種高溫等離子體需要足夠強的電流才能產生高達其自身質量 10 倍的電流。

聚變裝置是將核聚變反應原理與大型人造太陽裝置相結合，利用人造太陽釋放的巨大能量來解決能源問題的裝置。 與普通的核聚變反應不同，核聚變反應在自然界中並不具有完全堅不可摧的燃料，它們的核燃料通常來自太陽周圍，使用氫氣或氘氣作為燃料，其中極少數存在於海水中。 但這種型別的聚變反應必須經歷乙個相當漫長的過程，在這個過程中，乙個不可控的事件將釋放出巨大的能量，以消除核裂變反應產生的中子和氫。

我國人造太陽技術的突破性進展，起到了推動我國相關發展的作用，百萬點放置點也具有更大的意義。

達到這一條件，對於我國深度參與國際熱核聚變實驗堆（ITER）和聚變堆自主設計執行具有重要意義。

破紀錄！ 我國人造太陽研究取得突破，人造太陽是聚變還是裂變？ 太陽發光和發熱的原理是太陽內部的核聚變，即4個氫原子聚變成乙個氦原子，這個過程釋放出巨大的能量。

根據太陽聚變的原理，科學家們建造了一種核聚變裝置，使其能夠不斷釋放能量，釋放光熱。 這個裝置是人造太陽，利用人工可控核聚變來模仿太陽的形狀，但目前還沒有成熟的控制核聚變的方法，現在最長的可控核聚變時間是102秒，由中國維持，可以在5000萬度的電子溫度下進行等離子體放電。 人造太陽是一種聚變裝置，所以它必須是可控的。

只是目前磁約束和慣性約束都還處於研究階段，還不能完全可控，所以商業化還處於早期階段。

隨著國家的可持續發展，我國能源自給率不足的問題日益凸顯。 為了社會經濟的長期可持續發展，我們必須盡快用可靠的非化石能源（如核裂變或核聚變能、太陽能、風能、水能等）替代大部分煤炭或石油消費。 兩個氫原子核的聚變反應釋放出核聚變能量，是太陽等所有恆星釋放光熱和氫彈的能量來源。

人類已經能夠控制和利用核裂變能，但由於很難將兩個帶正電的輕原子核靠得很近來產生聚變反應，所以控制和利用核聚變能需要乙個漫長而非常艱鉅的研發過程。

目前突破100萬安培，代表著在使用可控核聚變能方面又向前邁進了一步。 氘氚聚變反應也可以釋放出巨大的能量。 氘在海水中含量極高。

聚變能是一種理想的能源，沒有汙染，沒有長壽命的放射性核廢料，資源無限。 如果大規模實現可控熱核聚變能，將從根本上解決人類社會的能源問題。 另一方面，人造太陽要小得多，需要人工能源來維持核聚變，因為它們沒有足夠的引力。

所以在發生故障時，聚變會自動停止，如果氫氣融合，就不會有汙染。

據中國核工業集團公司西南物理研究所科研團隊介紹，10月19日，我國新一代“人造太陽”科研取得突破，HL-2M等離子體電流突破100萬安培，創造了我國可控核聚變裝置執行的新紀錄， 標誌著我國核聚變研發從聚變點火向前邁進了重要一步，躋身世界第一方陣，技術水平位居世界前列。為中國的科研點讚！

說實話，每次我看到帶有“核”的東西時。"當談到新聞時，我有強烈的願望來表達自己，因為我是從核電站出來的。 但是，我想告訴大家，核電站的發電原理是“核裂變”，包括原子彈釋放能量的原理**也是“核裂變”。 “人造太陽”的原理是“核聚變”，它是可控的。

那麼為什麼它被稱為“人造太陽”呢？

“人造太陽”本質上是指某個能源專案，或某種能量裝置，即全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（又稱東方）。 如下圖所示：它是一種能夠同時承受 1 億攝氏度和近 300 攝氏度的裝置。

什麼裝置可以產生如此高水平的熱量並且仍然能夠承受它，地球上有這樣的能源產生方式和耐高溫材料嗎？

當然有，那就是模仿天空中的太陽。 天空中的太陽離地球有多遠？ 就算是光也要八分鐘才能到達那裡，光速也不需要我科普。

在這麼遠的距離上，我們可以感知到來自太陽的溫暖，地球上的生物也靠著太陽輻射到地球的能量而生活。 為什麼太陽會產生如此多的能量？ 因為太陽能量的釋放方式是核聚變的原理：

原子核是指質量較小的原子，主要是氘，在一定條件下（如超高溫高壓），只有在極高的溫度和壓力下，原子核外的電子才能擺脫原子核的束縛，使兩個原子核相互吸引並碰撞在一起，原子核相互聚合，產生質量較重的新原子核（如氦）， 雖然中子比較大，但是由於中子不帶電，它也可以逃脫原子核的束縛，在碰撞過程中釋放出來。大量電子和中子的釋放表現為巨大的能量釋放。

我們的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）之所以能產生1億攝氏度的高溫，是因為它模擬了太陽的“核聚變”能量釋放原理。

這就是為什麼我們稱這個專案（或這個名為東方的實驗裝置）為“人造太陽”。

人造太陽是核聚變。 所謂“人造太陽”，是指充分利用這一科學原理，在地球上建造核聚變裝置。

人造太陽是聚變的，可以釋放出非常大的能量，也是能量充沛的最佳場所。

新一代"人造太陽"等離子體電流輸出可達1兆安以上，目前執行速度超過1兆安，創下了我國可控核聚變裝置執行的新紀錄。 這一新的突破意味著，未來該裝置將能夠在超過1毫安的等離子體電流下常規執行，並進行突破性的科學研究，這對中國未來參與國際熱核聚變堆（ITER）實驗和聚變反應堆的自主設計和執行具有重要意義。

中國在各種高科技技術的研發上投入了大量資源，特別是在核聚變領域，中國成功建造了壽命為1000秒的核聚變"人造太陽"利用該國的托卡馬克核聚變實驗裝置，實現了1000秒的核聚變放電，打破了此前西方國家保持的400秒的世界紀錄。 400秒的世界紀錄和1億攝氏度的最高溫度，標誌著中國在可控核聚變研究上取得了巨大突破，中國確實是乙個大國**。 受控核聚變人為地控制兩個較輕的原子核融合成乙個較重的原子核並釋放能量的過程。

多年來，許多研究者認為，如果人類能夠收穫太陽釋放的所有能量，那麼人類就不必擔心資源枯竭，但對於現階段的人類來說，我們不能這樣做，所以我們必須在地球上創造乙個"人造太陽"。其原理與太陽內部的核聚變過程非常相似，由於其主要原料來自海水，因此也是純環保、取之不盡用之不竭的。

據研發部門介紹，我們的"人造太陽"它將在 2050 年左右準備好用於商業用途，這意味著再過 30 年左右。 當然，這些只是**，因為聚變能還有另乙個關鍵，那就是"操縱"。如果人類不能發展可控核聚變，就不可能使其成為人類的終極能源。

迄今為止取得的實驗成果具有里程碑意義，標誌著我國研製的國際先進中性梁式噴射加熱系統已基本攻克重大技術難題。

作為國際上重要的長脈衝核聚變實驗平台，EAST超導托卡馬克在上限放電時間上實現了100秒的突破，為我國下一代核聚變裝置的建設和國際核聚變清潔能源的開發利用奠定了堅實的技術基礎。人造太陽是乙個模仿的過程。<>

目前，人類核電站對核能的有序利用是乙個核裂變過程——從較重的原子核到較輕的原子核，從中獲得釋放的能量。 光核聚變每單位質量釋放的能量是核裂變的幾倍。 中國環行器第二M裝置是我國最大、引數化程度最高的新一代先進磁約束聚變實驗研究裝置。

具有更先進的結構和控制方式，等離子體離子溫度可達1億攝氏度，可實現高密度、高比電壓和高自舉電流執行。 <>

中國原子能機構總工程師劉永德：按照中國核工業的長遠發展願景，到本世紀中葉實現核聚變能的應用，將面臨諸多挑戰。 <

我國二迴路M裝置的建設和執行，標誌著我國核心級等離子體物理及相關技術達到國際先進水平，為我國自主建設核聚變反應堆提供了重要的技術支撐。 同時，也為我們進一步參與國際實驗熱核聚變反應堆專案創造了條件。

這一新突破是等離子體電流突破100萬**，創造了我國可控核聚變裝置執行的新紀錄，影響也非常巨大，對我國科研發展的意義十分積極。

人造太陽科學研究的新進展，將使我國的科學研究和技術取得重大突破，也將使我國的科學研究和技術取得更大的進步。

據歐洲核聚變研發與創新聯盟（Eurofusion）、英國原子能機構（UKAEA）和國際熱核聚變實驗堆（ITER）9日聯合召開新聞發布會稱，歐洲科學家在通過聚變等離子體生產能源的道路上取得了重大成功：世界上最大的核聚變反應堆，歐盟環形反應堆（JET）， 產生了穩定的等離子體，能量輸出為 59 兆焦耳。這是自1997年以來世界上第乙個氘氚聚變實驗。

1997年，JET產生了大約22兆焦耳的聚變能量等離子體，創造了當時的世界能量記錄。 這項新實驗打破了這一記錄，在等離子體放電的5秒階段，JET中的聚變反應以中子的形式釋放了總共59兆焦耳的能量 - 以功率單位表示，JET在5秒內實現了超過11兆瓦的平均功率輸出。 在 1997 年的記錄中，5 秒內的平均功率是兆瓦。

核聚變發電，也稱為“人造太陽”，旨在模仿發生在太陽上的核聚變。 核聚變是將氫的兩種同位素氘和氚聚變成乙個氦原子，這個過程會釋放出大量能量。 目前，世界上唯一能夠使用這種燃料混合物的裝置是JET。

由於氚是一種非常稀有的原材料，需要特殊處理，因此該團隊通常使用氫或氘進行等離子體實驗，最後一次氘氚聚變實驗是在1997年進行的。

為了過渡到國際大規模聚變實驗（ITER）計畫，研究人員進行了氘氚混合燃料聚變實驗。 同時，為了使JET實驗盡可能接近未來熱核聚變反應堆的條件，他們用鈹和鎢的混合物而不是碳覆蓋等離子體容器壁，因為鎢金屬比碳更耐腐蝕，並且不像碳那樣與燃料結合。 該實驗在比太陽中心高10倍的溫度下產生了創紀錄的聚變能量。

ITER設施目前正在法國南部的卡達拉基建設中，預計將使用氘和氚燃料的混合物，計畫產生10倍於輸入的能量（聚變增益）。 在Kadaraki ITER設施“上線”之前，產生淨能量的目標，即加熱等離子體所需能量的兩倍，將是不可能的。 因此，這個實驗是在類似ITER的條件下創造的世界紀錄。

德國馬克斯·蒲朗克等離子體物理研究所科學主任Sibil Günther教授說：“JET的最新實驗是朝著ITER的最終目標邁出的重要一步。 ”