圖為新一代“人造太陽(yáng)”HL—2M。

王大江攝

日前，在中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院，隨著倒計(jì)時(shí)歸零，大屏幕上一陣強(qiáng)光閃過(guò)，數(shù)據(jù)分析小組傳來(lái)了好消息：我國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”HL—2M等離子體電流突破1兆安培，創(chuàng)造了我國(guó)可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。這標(biāo)志著我國(guó)向可控核聚變點(diǎn)火邁進(jìn)了重要一步，躋身國(guó)際第一方陣，技術(shù)水平居國(guó)際前列。

中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所副所長(zhǎng)、HL—2M實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人鐘武律表示，衡量核聚變裝置及核聚變研究水平有3個(gè)參數(shù)：燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時(shí)間，只有3個(gè)參數(shù)的乘積超過(guò)特定數(shù)值，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的核聚變。

鐘武律進(jìn)一步解釋，所謂“人造太陽(yáng)”是一種通俗的說(shuō)法，其基本原理是：核聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核的核反應(yīng)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)釋放出巨大的能量。太陽(yáng)之所以能夠持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，是因?yàn)樗鼤r(shí)刻發(fā)生著核聚變反應(yīng)。“托卡馬克”是進(jìn)行可控核聚變研究的主流裝置，其利用強(qiáng)磁場(chǎng)把上億攝氏度的等離子體長(zhǎng)時(shí)間控制在真空容器里，并使聚變反應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)地進(jìn)行。由于它產(chǎn)生能量的原理與太陽(yáng)相似，也被人們形象地稱為“人造太陽(yáng)”。

據(jù)了解，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院作為我國(guó)“熱堆、快堆、聚變堆”核能發(fā)展三步走戰(zhàn)略中聚變堆研發(fā)的核心單位，是我國(guó)參與國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)重要技術(shù)支撐單位，先后發(fā)展了多種類型的磁約束聚變研究裝置。

鐘武律說(shuō)，1984年中國(guó)環(huán)流器一號(hào)(HL—1)的建成，是中國(guó)核聚變研究史上的重要里程碑，也是中國(guó)可控核聚變領(lǐng)域的第一座大科學(xué)工程裝置，它為中國(guó)自主設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行聚變裝置積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。2020年12月4日，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院自主設(shè)計(jì)、建造的新一代“人造太陽(yáng)”建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，被兩院院士評(píng)為“中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。 2022年，新一代“人造太陽(yáng)”團(tuán)隊(duì)獲“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)录w”榮譽(yù)稱號(hào)。

“我們的‘托卡馬克’裝置其實(shí)就是在一個(gè)大型真空容器里面注滿氣體，然后把氣體電離變成等離子體，再用強(qiáng)磁場(chǎng)把帶電粒子控制住，讓它在真空容器里面懸浮起來(lái)。”鐘武律說(shuō)，要讓未來(lái)的“托卡馬克”穩(wěn)定運(yùn)行，等離子體電流強(qiáng)度必須要在1兆安培。

HL—2M作為我國(guó)先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置，是我國(guó)目前規(guī)模最大、參數(shù)能力最高的“托卡馬克”裝置，其等離子體電流強(qiáng)度可達(dá)2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達(dá)1.5億攝氏度，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度、高比壓、高自舉電流運(yùn)行。

鐘武律表示，未來(lái)HL—2M將繼續(xù)有條不紊開(kāi)展后續(xù)實(shí)驗(yàn)工作，沖擊更高的等離子體電流強(qiáng)度和離子溫度等參數(shù)，全面提升核聚變?nèi)齾?shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)“人造太陽(yáng)”研究新的飛躍。