重要一步！我国新一代“人造太阳”创造新纪录-新一代人造太阳装置在哪生产

随着倒计时归零，大屏幕上一阵强光闪过，数据分析小组传来了好消息：我国新一代“人造太阳”托卡马克装置（HL-2M）等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了我国可控核聚变装置运行新纪录！

2020年12月4日，HL-2M在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。

“此次突破标志着我国核聚变研发向着聚变点火迈进重要一步”，中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所副所长（主持工作）、HL-2M实验负责人钟武律20日在接受采访时表示。

啥是托卡马克？

托卡马克是指环形磁约束受控核聚变实验装置，所以中文又称环流器，它是由一个环形封闭磁场组成的磁笼子，高温高压的等离子体就被约束在这个磁场构成的无形笼子里，这个磁笼的外形很像一个中空的救生圈，等离子体环中能产生一个很大的环电流。

从20世纪70年代开始，托卡马克这种途径逐渐显出其独特的优越性，并在80年代成为受控核聚变研究的主流途径。

苛刻的三要素

其实，核聚变并不神秘，只要将氢的同位素氘和氚的原子核无限接近，使其发生聚变反应，就能释放出巨大能量。

然而，原理看似简单，但要让聚变反应持续可控，可以说难于上青天。

据介绍，要实现可控核聚变反应，必须满足三个苛刻条件：一是温度要足够高，使燃料变成超过1亿摄氏度的等离子体；二是密度要足够高，这样两原子核发生碰撞的概率就大；三是等离子体在有限的空间里被约束足够长时间。

这就是聚变界通常所说的“三乘积”中的要素——离子温度、密度和能量约束时间。只有三个参数的乘积超过特定数值，才能够实现真正的核聚变。而等离子体电流的大小将显著影响三个参数中的等离子体密度和能量约束时间。

别小觑这三要素，自上世纪50年代至今，国际聚变界的科学家们可谓前赴后继、攻坚克难、煞费苦心、孜孜不倦，但仍然面临巨大的挑战。为此，国际热核聚变实验堆（ITER）计划被推出，集全世界力量以攻克难关，中国成为七方重要成员之一。

“我们的托卡马克装置其实就是在一个大型真空容器里面注满气体，然后把气体电离变成等离子体，再用强磁场把带电粒子控制住，让它在真空容器里面悬浮起来。”钟武律说，要让未来的托卡马克聚变堆运行，等离子体电流必须超过1兆安。

为核聚变事业贡献中国力量

中国可控核聚变研究与世界几乎同步。自1955年钱三强、李正武等老一辈科学家提议开展“可控热核反应”以来，取得了一系列重要科研成果。

1984年，核工业西南物理研究院建成了我国首座受控核聚变托卡马克大科学装置——中国环流器一号（HL-1），之后陆续建造中国环流器新一号（HL-1M）、中国环流器二号A（HL-2A），HL-2M是该研究院建造的第四座托卡马克实验装置。

在先进性方面，HL-2M与前三个装置相比有着跨越式的提升，是我国目前规模最大、参数能力最高的托卡马克装置，其等离子体电流能力可达2.5兆安以上，等离子体离子温度可达1.5亿摄氏度，能够实现高密度、高比压、高自举电流运行。

为了确保装置的性能能够满足在堆芯级等离子体参数条件下开展物理实验研究的要求，HL-2M与HL-2A相比，装置主机性能参数需大幅提升，为此，采用了更先进的结构与控制方式，造成工程技术难度及工艺复杂性大幅增加。

未来HL-2M将继续有条不紊开展后续实验工作，冲击更高的等离子体电流和离子温度等参数，全面提升核聚变三参数，实现我国“人造太阳”研究新的飞跃。

来源：科创中国