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1亿度高温燃烧1066秒!中国“人造太阳”刷新世界纪录
来源:Engineering前沿上传时间:2025-06-10
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当化石能源告急时

全球变暖加速、石油价格剧烈波动——人类对终极清洁能源的渴求从未如此迫切。在安徽合肥科学岛,一座11米高的银色装置正创造历史:2025年1月,全超导托卡马克EAST在1亿摄氏度高温下实现1066秒稳态运行,打破自身保持的403秒纪录,距离“人造太阳”梦想迈进关键一步。


磁笼中的“太阳之火”

实现核聚变需将氢同位素加热至1亿度,但地球上没有能承受如此高温的容器。EAST的解决方案是:用磁场编织无形牢笼。16组超导线圈产生3.5特斯拉强磁场(相当于地球磁场的10万倍),将等离子体悬浮在真空中。其独创的三大利器——非圆截面设计提升稳定性、全超导线圈实现零能耗输电、主动冷却结构化解高热负荷,成为突破千秒运行的核心支撑。


千秒突破的双重攻坚

能量约束:通过离子回旋射频波(ICRH)将燃料加热至亿度高温,利用低杂波电流驱动技术(LHCD)维持等离子体旋转稳定,避免能量溃散(Shi et al., 2011);
热管理:超临界液氦以每秒30米流速循环冷却,零下269℃的冷媒与上亿度高温仅隔数米,形成极致“温度结界”。

这些技术使EAST成为国际热核聚变实验堆(ITER)的关键验证平台。其成功证实ITER设计的H-mode(高约束模式)运行可行性,为2028年启动的全球最大聚变工程扫清障碍。


中国智慧的全球贡献

作为世界首个全超导非圆截面托卡马克(论文明确表述),EAST已累计放电超15万次,贡献里程碑式突破:

  • 2012年:实现30秒H-mode运行
  • 2023年:突破403秒纪录
  • 2025年:跨越千秒大关
    这些数据为ITER的50万千瓦聚变功率目标提供核心支撑。通过开放共享机制,全球30多国科学家参与实验,加速人类聚变能源进程。

商业化路上的三重挑战

论文第4章指出待解难题:
⚠️ 材料极限:高能中子辐照使钨铜偏滤器寿命仅数千小时;
⚠️ 燃料循环:氚自持技术尚未突破,实验依赖外部供料;
⚠️ 成本壁垒:度电成本需降至0.5元以下才具竞争力。

团队公布攻关路线图

  1. 2026年:研发抗辐照复合涂层
  2. 2028年:建设氚工厂验证燃料循环
  3. 2035年:示范堆工程验证商业发电

终极能源的曙光与暗影

EAST的突破带来三重希望:
🔋 零碳电力:1克氘氚燃料释放相当8吨汽油能量(依据:氘氚聚变释放3.37×10^11焦耳/克);
☢️ 本质安全:无核爆风险,放射性废物半衰期远低于铀裂变;
🌍 资源平等:海水蕴含氘够人类用百亿年。

但伦理挑战随之浮现:氚作为放射性同位素需严格防护,示范堆选址可能引发公众疑虑——清洁能源之路仍需跨越技术与社会的双重鸿沟。