中新網(wǎng)成都4月4日電 (記者 劉文文)“人造太陽”是什么？為什么要建造“人造太陽”？近日，記者來到中核集團核工業(yè)西南物理研究院(簡稱“西物院”)，與新一代人造太陽中國環(huán)流三號“面對面”，探秘大國重器的“前世今生”。
談及“人造太陽”，首先要提到核聚變。所謂核聚變，就是將兩個輕的原子核形成一個重的原子核，這一過程所釋放出的巨大能量，遠遠超過目前廣泛使用的化石燃料。
“一升海水里面提取出的聚變?nèi)剂想l(fā)生核聚變反應(yīng)所釋放的能量，相當于300升汽油產(chǎn)生的能量。100萬千瓦電站一年所需要的燃料，大約是200萬噸煤炭，如果用核聚變，只需0.6噸氘就足夠了。”核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所106室主任李波向記者介紹。
因核聚變反應(yīng)條件苛刻，可在短時間內(nèi)立刻終止反應(yīng)，不會產(chǎn)生大規(guī)模放射性廢物，所以安全性相當高。此外，核聚變過程不會產(chǎn)生溫室氣體，對環(huán)境也十分友好。“可以說，核聚變能是人類目前認識到的最理想的清潔能源之一�！崩畈ㄕf。
事實上，太陽就如同一個巨大的熱核聚變反應(yīng)裝置，不斷向外輻射能量，向地球輸送能源。李波向記者介紹，科學(xué)家們通過模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的原理，在地球上建造以探索清潔能源為目的的核聚變裝置，被形象地稱為“人造太陽”。
幾十年來，中國一代又一代科學(xué)家在可控核聚變領(lǐng)域進行了持續(xù)而深入的探索。作為我國最早致力于可控核聚變和等離子體物理研究的專業(yè)科研院所，西物院先后建成了在聚變領(lǐng)域具有里程碑意義的三代重要平臺，即中國環(huán)流一號、中國環(huán)流二號和新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”。
據(jù)介紹，中國環(huán)流一號裝置于20世紀80年代建成，是我國核聚變領(lǐng)域第一個國家大科學(xué)工程裝置，目前已經(jīng)退役。近年來，西物院依托中國環(huán)流二號、中國環(huán)流三號裝置繼續(xù)開展相關(guān)研究，取得了諸多成果。
核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所團委書記、“人造太陽”博士科普團團長鄭雪介紹，中國環(huán)流二號裝置于21世紀初建成，它創(chuàng)造了很多“中國首次”，為我國核聚變研究從原理探索到大規(guī)模裝置實驗的跨越式發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
圖為核工業(yè)西南物理研究院內(nèi)的中國環(huán)流二號裝置。劉文文攝備受矚目的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”于2020年建成，是目前我國規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置。據(jù)介紹，中國環(huán)流三號總高8.39米，直徑8米，等離子體離子溫度可達1.5億度，是太陽核心溫度的10倍。
圖為新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”，該裝置是我國規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置。劉文文攝鄭雪稱，中國環(huán)流三號是一個正在成長的“青少年”，已經(jīng)取得不少成績。2022年10月，環(huán)流三號裝置等離子體電流突破115萬安培，創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運行新紀錄。2023年8月，中國環(huán)流三號首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，再次刷新我國磁約束聚變裝置運行紀錄。
除了鼎鼎大名的中國環(huán)流二號、中國環(huán)流三號，記者還在西物院看到許多“人造太陽”的輔助裝置。其中一臺綠色“大家伙”十分引人矚目，它就是為滿足中國環(huán)流三號特定需求而建造的我國首臺大型立式脈沖發(fā)電機組，被譽為人造太陽的新型“充電寶”。
圖為大型立式脈沖發(fā)電機組，被譽為人造太陽的“充電寶”。劉文文攝鄭雪告訴記者，人造太陽屬于脈沖式運行，如果直接從電網(wǎng)取電，會對電網(wǎng)造成很大沖擊。為此，科學(xué)家們建造了立式脈沖發(fā)電機組，提前把電網(wǎng)的電能儲存在發(fā)電機組，當人造太陽需要時再向其輸送電能，保證其正常運行。
中國環(huán)流二號、中國環(huán)流三號、脈沖發(fā)電機組……這些國家大科學(xué)裝置及其輔助設(shè)施，凝聚了新老聚變科學(xué)家們的心血，蘊含著許多探索前沿聚變能源的故事。
如今，西物院的可控核聚變研究在一次次試驗、一組組數(shù)據(jù)、一個個部件中有序推進�？茖W(xué)家們相信，總有一天可以用核聚變能點亮萬家燈火�！暗侥莻�時候，天上飛的、地上跑的都可以使用核聚變能源�！编嵮┱f。(完)