在地球上“種”太陽

張恒

自入冬以來，南方連月陰雨綿綿，廣大網友紛紛吐槽“太陽去流浪”了。在網友呼吁要“種太陽”之際，一條重量級新聞點燃了網絡——“人造太陽”真的來了。

我國大科學裝置“人造太陽”——東方超環（EAST）取得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度。與此同時，本次實驗獲得的多項實驗參數，接近了未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件，朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步，也為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了技術基礎。

很多人會問，什么是核聚變？什么是“人造太陽”？EAST又是什么樣的“人造太陽”？

核聚變是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應形式。在此過程中，物質沒有守恒，因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子（能量）。相較于核裂變發電，核聚變產生的核廢料半衰期極短、安全性也更高。而且，聚變燃料來源廣泛，比如核聚變的最佳燃料——氘核與氚核，可直接取自海水，來源幾乎取之不盡。

我們知道，宇宙中閃耀著璀璨光芒的恒星，其能量來源實際上就是核聚變。聚變能是點亮宇宙的“供電系統”。深邃漆黑的宇宙都能被聚變能點亮，那么，如果我們將這套“供電系統”復制到地球，不就可以解決人類的電能、熱能等能源問題了嗎？于是“人造太陽”這種承載核聚變反應的特殊裝置被科學家設計出來了。

EAST裝置是中科院等離子體所自主設計、研制并擁有完全知識產權的磁約束核聚變實驗裝置，是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克（一種核聚變的環形裝置），也是我國第四代核聚變實驗裝置。作為我國的大科學裝置，它長得像一個甜甜圈。實際上，萌萌的外形下， EAST是個“極端條件綜合體”，因為它具有上億攝氏度的“超高溫”、零下269攝氏度的“超低溫”“超大電流”“超強磁場”等諸多條件。同時它也是位“世界紀錄刷新能手”——從約束時間來說，2012年創造了32秒高約束模世界紀錄，2016年又獲得了超過60秒的穩態高約束模，2017年又創造了101.2秒高約束模等離子體運行的世界紀錄。大家關注的這次“1億度”實驗，更是標志著EAST裝置在電子溫度這一重要參數上獲得了重大突破。

說到這里，不得不提另一個“人造太陽”ITER。ITER是2006年成立的國際最大科學合作項目，由美國、日本、中國、俄羅斯、歐盟等參與，也是目前在建的最大“人造太陽”。中國2007年參與ITER計劃后，承擔制造ITER一些關鍵部件和開展EAST裝置上的聚變研究，具備了從堆芯到工程所有環節的設計能力。于是，中國下一代“人造太陽”——中國聚變工程實驗堆（CFETR）應運而生。要建設CFETR，就要有實驗堆關鍵部件的預研基地。2018年初，國家發改委宣布聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施在合肥集中建設;今年初，聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施項目可行性研究報告獲發改委正式批復。

從EAST到聚變堆主機關鍵系統，再到CFETR，網友們歡呼：真能“種”太陽了。