| “人造太阳”一升水转三百升汽油热能 |
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| 华东新闻 2006-02-13 |
春节刚过，中科院等离子体所宣布，建成了世界上第一个全超导核聚变实验装置，由于其模拟太阳产生能量的方式而被形容为“人造太阳”。2月7日，记者来到这个“人造太阳”的诞生地DDD合肥科学岛，作了一番近距离探访
盛夏才会见“太阳”
DDD“人造太阳”
进入紧张倒计时
“人造太阳”的实验装置，专业名字为“托卡马克”。此次中科院等离子体所研制安装的，正是一个巨大而复杂的EAST超导托卡马克。而研制者们口中，常常称的是“我们的EAST（意为“东方”）”。“人造太阳”将从东方冉冉升起。
绕行上插国旗的EAST超导托卡马克一周，只见一个巨大的密封罐状的装置连接着许多的仪器和管线，EAST装置最外层的结构部件称为外杜瓦，它刚刚于今年1月10日安装成功，主要为真空室等内部部件提供真空工作环境，隔绝内部部件与环境的自由热交换，实现对运行温度的控制。
EAST装置的确巨大，圆柱体的内墙直径7.62米，高11米，总重量410吨。从内到外一共有五层部件构成，每层都起到隔热保温作用，最内层的环形磁容器像一个巨大的游泳圈。一旦进入实验状态，“游泳圈”内部将达到上亿摄氏度的高温，这也正是模拟太阳核聚变反应的关键部位。
在高压高温下，自然界的太阳从里面到表面都在发生聚变反应，释放出大量能量。但是太阳上的聚变反应是不可控的。为了让这种能量释放过程变成一个稳定、持续并且可控制的过程，EAST通过磁力线的作用，将氢的同位素等离子体约束在“游泳圈”中发生高密度的碰撞，从而产生聚变反应。制造这样一个装置，实现受控热核聚变反应，可以得到无穷尽的清洁能源，就相当于人类为自己制造一个或数个小太阳，源源不断从核聚变中得到能量。
“人造太阳”正在进入倒计时：
1月26日，完成了部件组装的EAST超导托卡马克，开始了工程联调。在现场，记者看到，随着抽气机组开始工作，装置内的真空度迅速提高。
目前，EAST仍处于抽真空状态，预计本月中旬开始降温试验，大约将用20天时间把温度从室温降到零下269摄氏度，实现低温超导，展开第一次工程实验。当EAST建成后，即可开展高参数长脉冲和稳态运行，进行先进运行模式、热流平衡和粒子流平衡控制的实验研究，深入探索先进聚变堆的工程技术和物理问题。
最激动人心的时刻，将发生在今年七八月份。届时，EAST装置将投入运行，进行正式放电实验。如成功，意味着合肥成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方。那时，完整意义上的“人造太阳”将率先从我国升起。
1升海水能量可转为300升汽油热能
DDDEAST背后的梦幻成真
“人造太阳”承载着科学家们的一个梦想！
能源危机侵袭世界，无数人在未雨绸缪：地球上石油、煤等能源耗尽后，人类靠什么生活？
“我们的使命就是赶在石油、煤等化石能源枯竭之前，找到可以替代的新能源。”中科院等离子体研究所所长李建刚雄心勃勃。
科学家们是最有诗意的幻想家，并且能把幻想变成现实。
利用太阳发光发热的原理，开发利用核聚变能，已经为人类所追求。
核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量。人类已经成功实现氚核聚变DDD氢弹爆炸，但那种不可控的瞬间能量一旦用于军事目的而释放，将给人类带来巨大的灾难。
人类需要的是可以控制的核聚变，像太阳一样能够持续发光发热的核聚变，以解决能源危机。自然界最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘（dāo，音同刀）和氚（chuān，音同川）的聚变，这种反应已经在太阳上持续了50亿年。氘在海水中蕴藏量丰富，多达40万亿吨。从海水中提取氘，使其在上亿摄氏度的高温下与氚产生聚变反应。这样，一公升海水里提取的氘，在完全的聚变反应中所释放的能量，相当于燃烧300公升汽油释放的热能，而海水用之不尽，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应物是无放射性污染的氦。
“如果发明一种能够承受上亿摄氏度并且能够控制氘和氚聚变稳定持续输出能量的装置，那就相当于发明一个‘人造太阳’，能够像太阳一样给人类提供无限清洁的能源。”李建刚解释。
而EAST建设的终极目标，正是开发核能家族中的受控聚变能。
16年与16分钟
DDD成功的背后，包含了多少科学探索的艰辛
对于很多人来说，“人造太阳”的研制是个爆炸性新闻，但是，对于李建刚们而言，这项工作很早就已经开始。
从2000年开始，中科院等离子体物理研究所所在的合肥科学岛上的专家们，就积极投入了建一个大型代号为EAST的新一代全超导非圆截面托卡马克装置。
准确地说，这还不是开始。时间还可倒推数十年。
“人造太阳”的“学名”DDD托卡马克，本身就是一个科学故事。托卡马克在俄语中是环流磁真空室的缩写。托卡马克装置为一种环形磁约束装置，它可有助于获得等离子体加热与绝热的最佳效果。
上世纪60年代，托卡马克由前苏联科学家发明。数十年来，科学家们在一代又一代常规托卡马克上不断探索等离子体运行机制。自1992年11月以来，在最大的常规托卡马克DDD欧洲托卡马克联合环JET和美国TFTR上成功进行了放电，所得到的聚变功率分别达到了16.1兆瓦和10.7兆瓦；等离子体温度最高达4.4亿摄氏度；Q值（表征输出功率与输入功率之比）接近1，基本实现了得失相当。所有这些成就都表明：在托卡马克上产生核聚变能的科学可行性已被证实。
目前，世界上托卡马克类型的聚变研究重心已发生变化，从常规托卡马克转变为在超导托卡马克上进行未来稳态先进托卡马克聚变堆的工程技术和物理基础的实验研究。目前全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。
我国第一台超导托卡马克装置HT－7是从1990年开始，中科院等离子体物理所历时3年多才建成，它使中国成为继俄、法、日之后第4个拥有同类实验装置的国家，实验中最高电子温度已超过5000万摄氏度，并获得可重复的大于300秒的等离子体放电。
在世界上已有的“人造太阳”实验装置上，短的只有几秒钟，最长的也仅4分多钟，HT－7已经达到1分钟。
6年前开始的“EAST”，显然是一个“升级加强版”。EAST的规模、性能都将远超它的前辈，能使等离子稳定运行的时间达到16分钟以上，获得1亿摄氏度以上的高温，将是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的“人造太阳”实验装置。
为了这16分钟，科学岛上的科学家们已呕心沥血16个春秋。
3亿与1／15DDD
“光照寻常百姓家”，至少要等半个世纪
有可能升起世界上首个“人造太阳”，当惊世界殊。而令该项目总负责人万元熙研究员更自豪的，还有另一个事实：EAST总投资近3亿元人民币，花费只是世界同类装置的1 15或1／20。
“这个装置的研究成果，对即将建设的国际热核聚变试验堆的工程技术和物理基础研究方面将有重大意义。”万元熙还介绍，俄、日、美、欧从1985年开始实施“ITER计划”，中国从2003年开始参加。ITER计划要建设一个更大型的全超导非圆截面托卡马克，验证聚变反应堆的工程可行性，总工程造价46亿美元，工程建设即将开始，预计8到10年完成，“由于ITER的核心装置也是一个全超导非圆截面托卡马克，我们的EAST被国外同行称为‘小ITER’。”
不过，即使“人造太阳”奇观在今年盛夏时节如期出现，恐怕对于大多数百姓来说，进入实际使用依然是距离遥远。科学家预计“人造太阳”光照寻常百姓家的梦想，最快要在50年后实现。
据专家们介绍，尽管“人造太阳”使1升海水能量转为商品使用还有相当长的距离，但这一成果一旦投入商业运行，将彻底变革世界能源供应格局。
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