合肥強磁光綜合實驗裝置

❶ 合肥的三所國家實驗室和四座重大科學裝置是哪些

擁有三所國家實驗室和四座重大科學裝置，數量位居全國第二，僅次於首都北京，合肥從人口和國內生產總值上講是一個二線城市，但從研究實力上講則是一線城市。以研發實力論合肥堪稱「一等一。

❷ 合肥為什麼是四大科教城市

因為合肥是除首都北京以外，國家重大科學工程布局最密集的城市。
擁有三個國家實驗室和諸多的重大科研技術，一直以來在科研方面也是碩果累累。比如中國超導托卡馬克實驗裝置，中國聚變工程實驗堆，穩態強磁場實驗裝置，合肥先進光源，反場箍縮磁約束聚變實驗裝置。
合肥也是擁有全國除北京以外最多的國家實驗室，合肥之所以能成為科教基地、科教名城離不開中國科學技術大學技術的支持，作為國內頂尖名校，匯聚了國內外大量的頂尖科研人員。大量的科研人員，能夠帶來高科技，形成產業集聚，為合肥提供更加尖端的科研技術。近些年來合肥大量引進高校入駐，可以看出合肥未來希望通過名校為載體，幫助合肥吸引更多的優秀人才，並且留住人才，帶動合肥高新技術產業的發展，為合肥提供豐碩的科技成果和技術支撐。

❸ 中國人造太陽

「人造太陽」只是對「受控核聚變裝置」的形象的說法，並不是造出一個掛在天上發光發熱的球體。

中國的人造太陽也叫「東方超環」，是全超導托卡馬克核聚變試驗裝置，被稱為「人造太陽」。該裝置由中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製，是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克，也是中國第四代核聚變實驗裝置。

這個裝置的目標是，讓海水中大量存在的氘和氚在高溫高密度條件下，像太陽一樣發生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源。這被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。

科學家測算，1升海水含有0.03克氘，產生的聚變能源相當於300升汽油。海水中共有超過45萬億噸氘，釋放的能量夠人類使用上億年。更重要的是，核聚變反應的產物是氦元素和中子，不產生任何有害物質，堪稱完全清潔的能源。但「人造太陽」至少滿足「極高的溫度」與「充分的約束（在太陽上是靠引力約束的，地球上缺少這種條件）」兩個苛刻條件，才能實現核聚變反應永續進行，並為人所用。

2017年7月，「東方超環」在世界上首次實現5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行，實現了從60秒到百秒量級的跨越，創造了核聚變的世界紀錄。

2018年11月，「東方超環」首次實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦。在電子迴旋與低雜波協同加熱下，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度，等離子體中心電力溫度首次實現1億攝氏度運行近10秒，獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。

中國的托卡馬克核聚變試驗裝置

❹ 實驗裝置如下圖所示，甲、乙兩個集氣瓶用導管連接，玻璃管A的下端緊系一隻氣球。將此裝置放置在陽光下一

❺ 如圖是小強研究光的反射規律的實驗裝置，平面鏡平放在水平桌面上，白色硬紙板由E、F兩塊紙板粘接起來豎立

（1）由於反射光線、入射光線和法線都在同一平面內，當小強把紙板F沿著ON向後折，紙板上就看不到反射光線，說明了：反射光線、入射光線和法線都在同一平面內．
（2）為了研究「反射現象中，光路可逆」，可以讓光線沿著BO方向入射，觀察光線是否沿OA方向射出，可以看到反射光線沿OA射出，說明光路具有可逆性．
故答案為：（1）沒有；反射光線和入射光線在同一平面內；（2）讓光線沿著BO方向入射，觀察光線是否沿OA方向射出．

❻ 華中科技大學脈沖強磁場實驗室的建造

國家發改委於2007年初正式批准華中科技大學與中科院合肥物質科學研究院聯合承擔強磁場實驗裝置建設任務。該項目計劃投資1.335億元，首期投資1.2億元，建設期五年。其建設內容為：建設11個50-80T短脈沖磁體、長脈沖磁體和長短合成脈沖磁體；建設12MJ電容儲能型和100MVA/100MJ的脈沖發電機型兩類脈沖電源；建設電輸運、磁特性、磁光特性、壓力效應、極低溫等7套科學實驗測試系統以及相應的配套設施 。
實驗室在「985工程」和「211工程」的大力支持下，現擁有了一批具有國際先進水平的儀器設備，其中包括：由美國德克薩斯大學贈送的100MVA/100MJ脈沖發電機組，該設備的參數非常適合用作脈沖強磁場電源系統，能夠提供與美國Los Alamos脈沖強磁場國家實驗室相似的電源條件；與比利時魯汶大學聯合開發的脈沖磁體分析與設計軟體；自主研製的70T/16mm/30ms脈沖磁體、1MJ/25kV/30kA脈沖電容器電源系統、電輸運科學實驗測試系統、磁特性科學實驗測試系統和脈沖強磁場測量與控制系統等；建有具有完備防護功能的兩個科學實驗測試間和兩套雙杜瓦低溫系統，最低溫度分別可達4.2K和1.8K。
華中科大脈沖強磁場實驗裝置於2008年4月開工建設，該實驗室完全由自主研發，預計4年後建成，對科學家免費開放。屆時，將和美、德、法三國同類實驗室一並成為世界四大脈沖強磁場實驗室。
2009年3月31日，脈沖強磁實驗裝置樣機系統的首次公開演示。
2009年4月10日，中國最大脈沖強磁場實驗裝置的樣機系統組裝、調試完成。

❼ 受控核聚變實驗裝置是什麼裝置

如同某些重原子能發生裂變，同時釋放出巨大的能量一樣，某些輕核也能聚變成較重的核，並釋放出比裂變時大幾倍甚至幾十倍的能量。因此，輕核聚變將是人類獲得核能的另一條更有遠大前景的途徑。人們開展了很多這方面的研究，力求在人為可控的條件下將輕原子核（主要為氘、氚等）聚合成較重的原子核，同時釋放出巨大能量——這就是所謂的受控核聚變。由於氘在地球的海水中藏量豐富，多達40萬億噸，且反應產物是無放射性污染的氦，因此它具有釋放能量密度高、燃料豐富、成本低廉、與環境兼容性強、安全性好等優點。

然而由於聚變反應能夠自持進行的條件十分苛刻，要首先使燃料處於等離子體狀態，並使等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度並持續足夠長的熱能約束時間，原子核才可以克服斥力聚合在一起，所以受控核聚變的實現極其艱難。目前這方面的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的激光在極短的時間內輻照靶板來產生聚變；磁約束是利用強磁場可以很好的約束帶電粒子的特性，構造一個特殊的磁容器，建成聚變反應堆。20世紀下半葉，聚變能的研究取得了重大進展，利用一種環行磁約束裝置——托卡馬克研究領先於其他途徑。

中國一直很重視這方面的研究。中國核工業西南物理學院於1986年自行研製成功托卡馬克研究裝置——「中國環流器一號」。1994年他們又研製成「中國環流器新一號裝置」，更在2002年12月研製成功「中國環流器二號A裝置」。位於中國安徽省合肥市的中國科學院等離子體物理研究所承擔的HT一7超導托卡馬克實驗在2002年至2003年冬季取得了重大進展，該裝置是將超導技術成功應用於產生托卡馬克磁場的線圈上，使得磁約束的連續穩態運行成為現實。這是受控核聚變研究的一次重大突破。中科院等離子體所的HT-7托卡馬克實驗裝置成功的實現了在低雜波驅動下電子溫度超過500萬度、中心密度大於1．0×1019／m3、長達20秒可重復的高溫等離子體放電；實現了電子溫度超過1000萬度、中心密度大於1．2×1．0 x 1019／m3、超導10秒的等離子體放電。在離子伯恩斯波和低雜波協同作用下，實現放電脈沖長度大於100倍能量約束時間、電子溫度2000萬度的高約束穩態運行；最高電子溫度超過3000萬度。

等離子所取得的重大進展表明，HT-7超導托卡馬克裝置已經成為世界上第二個放電長度達到1000倍熱能約束時間。溫度為1000萬度以上，能對穩態先進運行模式展開深入的物理和相關工程技術研究的超導裝置，在穩態高約束運行長度上已達到世界領先水平。

❽ 室溫超導是超導研究的終極夢想嗎

1. 超導磁懸浮列車；利用超導材料的抗磁性，將超導材料放在一塊永久磁體的上方，由於磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應可以製作高速超導磁懸浮列車。

2. 超導發電機；在電力領域，利用超導線圈磁體可以將發電機的磁場強度提高到5萬～6萬高斯，並且幾乎沒有能量損失，這種發電機便是交流超導發電機。超導發電機的單機發電容量比常規發電機提高5～10倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發電效率提高50%。

3. 磁流體發電機；磁流體發電機同樣離不開超導強磁體的幫助。磁流體發電，是利用高溫導電性氣體（等離子體）作導體，並高速通過磁場強度為5萬～6萬高斯的強磁場而發電。磁流體發電機的結構非常簡單，用於磁流體發電的高溫導電性氣體還可重復利用。

4. 超導輸電線路；超導材料還可以用於製作超導電線和超導變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據統計，用銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達1000多億度。若改為超導輸電，節省的電能相當於新建數十個大型發電廠。

5. 磁封閉體；核聚變反應堆「磁封閉體」核聚變反應時，內部溫度高達1億～2億攝氏度，沒有任何常規材料可以包容這些物質。而超導體產生的強磁場可以作為「磁封閉體」，將熱核反應堆中的超高溫等離子體包圍、約束起來，然後慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀前景廣闊的新能源。

6. 費密冷凝體；科學家新近創造出一種新的物質形態，並預言它將幫助人類做出下一代超導體，以用於發電和提高火車的工作效率等多種用途。這種新的物質形態稱作「費密冷凝體」，是已知的第六種物質形態。前五種物質形態分別為氣體、固體、液體、等離子體和1995年剛剛發明的玻色一愛因斯坦冷凝體。費密子和玻色子的重大差異，體現在「自旋」這一量子力學特性上。費密子是像電子一樣的粒子，有半整數自旋（如1/2，3/2，5/2等）；而玻色子是像光子一樣的粒子，有整數自旋（如0，1，2等）。這種自旋差異使費密子和玻色子有完全不同的特性。沒有任何兩個費密子能有同樣的量子態：它們沒有相同的特性，也不能在同一時間處於同一地點；而玻色子卻能夠具有相同的特性。因此，1995年物理學家將一定數量銣和鈉原子冷卻成玻色子時，大部分原子變成了同樣的低溫量子態，實際上成為單一巨大的整體原子：玻色一愛因斯坦凝聚態。但像鉀一40或鋰一6這樣的費密子，即使在很低的溫度下，每種粒子必定也有稍微不同的特性。2003年，物理學家找到了一個克服以上障礙的方法。他們將費密子成對轉變成玻色子，兩個半整數自旋組成一個整數自旋，費密子對就起到了玻色子的作用，所有氣體突然冷凝至玻色一愛因斯坦凝聚態。奧地利英斯布瑞克大學的科學家將鋰一6原子冷卻，同時施加穩定磁場，促使費密子結合在一起；美國科羅拉多「實驗室天體物理學聯合研究所」採用的技術略有不同，他們將鉀一40原子冷卻後施加磁場，通過磁場變化讓每個原子強烈吸引附近的原子，誘發它們形成成對原子，然後凝聚成玻色一愛因斯坦凝聚態。1962年，年僅20多歲的劍橋大學實驗物理研究生約瑟夫遜在著名科學家安德森指導下研究超導體能隙性質，他提出在超導結中，電子對可以通過氧化層形成無阻的超導電流，這個現象稱作直流約瑟夫遜效應。當外加直流電壓為V時，除直流超導電流之外，還存在交流電流，這個現象稱作交流約瑟夫遜效應。將超導體放在磁場中，磁場透入氧化層，這時超導結的最大超導電流隨外磁場大小作有規律的變化。約瑟夫遜的這一重要發現為超導體中電子對運動提供了證據，使對超導現象本質的認 識更加深入。約瑟夫森效應成為微弱電磁信號探測和其他電子學應用的基礎。 70年代超導列車成功地進行了載人可行性試驗。超導列車是在車上安裝強大的超導磁體，地上安放一系列金屬環狀線圈。當車輛行進時，車上的磁體在地上的線圈中感應起相反的磁極，使兩者的斥力將車子浮出地面。車輛在電機牽引下無摩擦地前進，時速可高達500千米。 1987年3月12日中國北京大學成功地用液氮進行超導磁懸浮實驗。1987年日本鐵道綜合技術研究所的「MLU002」號磁懸浮實驗車開始試運行 1991年3月日本住友電氣工業公司展示了世界上第一個超導磁體。 1991年10月日本原子能研究所和東芝公司共同研製成核聚變堆用的新型超導線圈。該線圈電流密度達到每平方毫米40安培，為過去的3倍多，達到世界最高水準。該研究所把這個線圈大型化後提供給國際熱核聚變堆使用。這個新型磁體使用的超導材料是鈮和錫的化合物。 1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金會建造的超導船「大和」1號在日本神戶下水試航。超導船由船上的超導磁體產生強磁場，船兩側的正負電極使水中電流從船的一側向另一側流動，磁場和電流之間的洛化茲力驅動船舶高速前進。這種高速超導船直到目前尚未進入實用化階段，但實驗證明，這種船舶有可能引發船舶工業爆發一次革命，就像當年富爾頓發明輪船最後取代了帆船那樣。 1992年一個以巨型超導磁體為主的超導超級對撞機特大型設備，於美國得克薩斯州建成並投入使用，耗資超過82億美元。 1996年改進高溫超導電線的研究工作取得進展，製成了第一條地下輸電電纜。歐洲電纜巨頭皮雷利電纜公司、美國超導體公司和舊金山的電力研究所的工人，共同把6000米長的鉍、鍶、鈣、銅和氧製成的線纏繞到一根保持超導溫度的液氮的空管子上。目前國內外的研究狀況及發展趨勢強磁場實驗裝置是開展強磁場下物理實驗的最基本條件。建立20T以上的穩態強磁場裝置是復雜的涉及多學科和高難度的大型綜合性科學工程，其建設費用高，磁體裝置的運行費用也很高。正因為如此，國際上擁有20T以上的穩態磁體的強磁場實驗中心僅分布在主要的工業大國。世界上第一個強磁場實驗室於1960年建於美國的MIT。隨後，歐州的英國、荷蘭、法國和德國以及東歐和蘇聯相繼在70年代建立了強磁場實驗室。日本的強磁場實驗室建於80年代初。磁場水平由60年代的20T，提高到80年代的30T。90年代初，美國政府決定在福羅里達州建立新的國家強磁場實驗室,日本在築波建立了新的強磁場實驗室,強場磁體技術有了長足的進步和發展，穩態磁場水平可望達到40-50T。伴隨著強磁場實驗室的建立，強磁場下的物理研究也在不斷深入。量子霍爾效應的發現得到了1985年諾貝爾物理學獎。它是在20T穩態強磁場中研究金屬－氧化物－半導體場效應晶體管輸運過程時觀測到的。21世界以來，有關強磁場下物理工作的文章對每個強磁場實驗室來說平均每年都在上百篇，其中有很多重要的科學發現。發展趨勢普遍是將凝聚態物理學領域中前沿的研究對象如高溫超導材料、納米材料、低維系統等同強磁場極端條件相結合加以研究。在Grenoble強磁場實驗室，半導體材料和半導體超晶格中的光電特性以及元激發及其互作用等是其主要的研究內容，而在美國、日本等強磁場實驗室，則側重在高溫超導材料、低維系統、強關聯電子系統、人造超晶格以及新材料等方面。同時，強磁場下的化學反應過程、生物效應等方面的研究也逐漸為人們所重視。在中國雖有一些6T-12T的超導磁體分散在全國各地，但尚未形成一個全國性的強磁場實驗中心，我國在10T以上穩態強磁場下的系統的科學研究工作尚屬空白。為滿足國內強磁場研究工作的需要，早在1984年中國科學院數理學部就組織論證，決策在等離子體物理研究所建立以20T穩態強磁場裝置為主體的強磁場實驗室。該裝置於1992年建成並投入運行。與此同時，實驗室相繼建成了多個能滿足不同物理實驗、場強在15T左右的穩態強磁場裝置，配備了相應的輸運和磁化測量系統以及低溫系統。中國科學院院士、著名物理學家馮端先生在了解了合肥強磁場實驗室的情況後非常感慨地說：過去中國沒有強磁場條件，對有關強磁場下的物理工作連想都不敢想，1992年來有了強磁場條件我們應該好好的考慮考慮這方面的問題了。

❾ 我國建成「穩態強磁場」實驗裝置是真的嗎

1.納米是一個微小的長度單位，1納米等於10億分之一米。根頭發絲有7萬到8萬納米。納米技術這個詞彙出現在1974年。納米科學、納米技術是在0。10到100納米尺度的空間內研究電子、原子和分子運動規律及特性。納米材料是納米技術的重要的組成部分，也是國際上競爭的熱點和難點。碳納米管自從1991年被發現以來，就一直被譽為未來的材料。碳納米管在強度上大約比鋼強100倍，其傳熱性能優於所有已知的其它材料。碳納米管具有良好的導電性，在常溫下導電時，幾乎不產生電阻。納米陶瓷材料在1600攝氏度高溫下能像橡皮泥那樣柔軟，在室溫下也能自由彎曲。從1998年世界上第一隻納米晶體管製成，到1999年100納米晶元問世，使20世紀最後10年世界上出現的「納米熱」進一步升溫。我國在納米技術領域佔有一度之地，處於國際先進行列。已成功制備出包括金屬、合金、氧經化物、氫化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料，合成出多種同軸納米電纜，掌握了制備純凈碳納米管技術，能大批量制備長度為2至3毫米的超長納米管。合成的最細的碳納米管的直徑只有0。33納米，這不但打破了我國科學家自已不久前創造的直徑只為0。5納米的世界紀錄，而且突破了日本科學家1992年所提出的0。4納米的理論極限值。《稻草變黃金——從四氯化碳製成金剛石》的文章高度評價。最近又研製成功新型納米材料——超雙疏性界面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，製成紡織品，不染油污，不用洗染。納米技術應用前景十分廣闊，經濟效益十分巨大，美國權威機構預測，2010年納米技術市場估計達到14400億美元，納米技術未來的應用將遠遠超過計算機工業。納米復合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能塗層材料的設計和應用，將給傳統產生和產品注入新的高科技含量。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設備等領域，將免不了一場因納米而引發的「材料革命」現在我國以納米材料和納米技術注冊的公司有近100個，建立了10多條納米材料和納米技術的生產線。納米布料、服裝已批量生產，象電腦工作裝、無靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問世。加入納米技術的新型油漆，不僅耐洗刷性提高了十幾倍，而且無毒無害無異味。一張納米光碟上能存幾百部，上千部電影，而一張普通光碟只能存兩部電影。納米技術正在改善著、提高著人們的生活質量。2.超導技術的發展概況1962年，年僅20多歲的劍橋大學實驗物理研究生約瑟夫遜在著名科學家安德森指導下研究超導體能隙性質，他提出在超導結中，電子對可以通過氧化層形成無阻的超導電流，這個現象稱作直流約瑟夫遜效應。當外加直流電壓為V時，除直流超導電流之外，還存在交流電流，這個現象稱作交流約瑟夫遜效應。將超導體放在磁場中，磁場透入氧化層，這時超導結的最大超導電流隨外磁場大小作有規律的變化。約瑟夫遜的這一重要發現為超導體中電子對運動提供了證據，使對超導現象本質的認識更加深入。約瑟夫森效應成為微弱電磁信號探測和其他電子學應用的基礎。70年代超導列車成功地進行了載人可行性試驗。超導列車是在車上安裝強大的超導磁體，地上安放一系列金屬環狀線圈。當車輛行進時，車上的磁體在地上的線圈中感應起相反的磁極，使兩者的斥力將車子浮出地面。車輛在電機牽引下無摩擦地前進，時速可高達500千米。1987年3月12日中國北京大學成功地用液氮進行超導磁懸浮實驗。1987年日本鐵道綜合技術研究所的「MLU002」號磁懸浮實驗車開始試運行1991年3月日本住友電氣工業公司展示了世界上第一個超導磁體。1991年10月日本原子能研究所和東芝公司共同研製成核聚變堆用的新型超導線圈。該線圈電流密度達到每平方毫米40安培，為過去的3倍多，達到世界最高水準。該研究所把這個線圈大型化後提供給國際熱核聚變堆使用。這個新型磁體使用的超導材料是鈮和錫的化合物。1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金會建造的超導船「大和」1號在日本神戶下水試航。超導船由船上的超導磁體產生強磁場，船兩側的正負電極使水中電流從船的一側向另一側流動，磁場和電流之間的洛化茲力驅動船舶高速前進。這種高速超導船直到目前尚未進入實用化階段，但實驗證明，這種船舶有可能引發船舶工業爆發一次革命，就像當年富爾頓發明輪船最後取代了帆船那樣。1992年一個以巨型超導磁體為主的超導超級對撞機特大型設備，於美國得克薩斯州建成並投入使用，耗資超過82億美元。1996年改進高溫超導電線的研究工作取得進展，製成了第一條地下輸電電纜。歐洲電纜巨頭皮雷利電纜公司、美國超導體公司和舊金山的電力研究所的工人，共同把6000米長的鉍、鍶、鈣、銅和氧製成的線纏繞到一根保持超導溫度的液氮的空管子上。目前國內外的研究狀況及發展趨勢強磁場實驗裝置是開展強磁場下物理實驗的最基本條件。建立20T以上的穩態強磁場裝置是復雜的涉及多學科和高難度的大型綜合性科學工程，其建設費用高，磁體裝置的運行費用也很高。正因為如此，目前國際上擁有20T以上的穩態磁體的強磁場實驗中心僅分布在主要的工業大國。世界上第一個強磁場實驗室於1960年建於美國的MIT。隨後，歐州的英國、荷蘭、法國和德國以及東歐和蘇聯相繼在70年代建立了強磁場實驗室。日本的強磁場實驗室建於80年代初。磁場水平由60年代的20T，提高到80年代的30T。90年代初，美國政府決定在Florida建立新的國家強磁場實驗室,日本在築波建立了新的強磁場實驗室,強場磁體技術有了長足的進步和發展，穩態磁場水平近期可望達到40-50T。伴隨著強磁場實驗室的建立，強磁場下的物理研究也在不斷深入。量子霍爾效應的發現得到了1985年諾貝爾物理學獎。它是在20T穩態強磁場中研究金屬－氧化物－半導體場效應晶體管輸運過程時觀測到的。近年來，有關強磁場下物理工作的文章對每個強磁場實驗室來說平均每年都在上百篇，其中有很多重要的科學發現。目前的發展趨勢普遍是將凝聚態物理學領域中前沿的研究對象如高溫超導材料、納米材料、低維系統等同強磁場極端條件相結合加以研究。在Grenoble強磁場實驗室，半導體材料和半導體超晶格中的光電特性以及元激發及其互作用等是其主要的研究內容，而在美國、日本等強磁場實驗室，則側重在高溫超導材料、低維系統、強關聯電子系統、人造超晶格以及新材料等方面。同時，強磁場下的化學反應過程、生物效應等方面的研究也逐漸為人們所重視。在中國雖有一些6T-12T的超導磁體分散在全國各地，但尚未形成一個全國性的強磁場實驗中心，我國在10T以上穩態強磁場下的系統的科學研究工作尚屬空白。為滿足國內強磁場研究工作的需要，早在1984年中國科學院數理學部就組織論證，決策在等離子體物理研究所建立以20T穩態強磁場裝置為主體的強磁場實驗室。該裝置於1992年建成並投入運行。與此同時，實驗室相繼建成了多個能滿足不同物理實驗、場強在15T左右的穩態強磁場裝置，配備了相應的輸運和磁化測量系統以及低溫系統。中國科學院院士、著名物理學家馮端先生在了解了合肥強磁場實驗室的情況後非常感慨地說：過去中國沒有強磁場條件，對有關強磁場下的物理工作連想都不敢想，現在有了強磁場條件我們應該好好的考慮考慮這方面的問題了。3.磁懸浮列車的原理並不深奧。它是運用磁鐵「同性相斥，異性相吸」的性質，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即「磁性懸浮」。科學家將「磁性懸浮」這種原理運用在鐵路運輸系統上，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為「無輪」列車，時速可達幾百公里以上。這就是所謂的「磁懸浮列車」，亦稱之為「磁墊車」。由於磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車也有兩種相應的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車，它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使車體懸浮運行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導軌間保持10—15毫米的間隙，並使導軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮於車道的導軌面上運行。磁懸浮列車與當今的高速列車相比，具有許多無可比擬的優點：由於磁懸浮列車是軌道上行駛，導軌與機車之間不存在任何實際的接觸，成為「無輪」狀態，故其幾乎沒有輪、軌之間的摩察，時速高達幾百公里；磁懸浮列車可靠性大、維修簡便、成本低，其能源消耗僅是汽車的一半、飛機的四分之一；噪音小，當磁懸浮列車時速達300公里以上時，雜訊只有656分貝，僅相當於一個人大聲地說話，比汽車駛過的聲音還小；由於它以電為動力，在軌道沿線不會排放廢氣，無污染，是一種名副其實的綠色交通工具。磁懸浮列車是現代高技術的綜合集成，被稱為20世紀最偉大的技術發明之一。與傳統的輪軌列車相比，磁懸浮列車最大的特點是安靜和平穩。由於依靠強大磁力支撐起的車廂，其底部電磁鐵在懸浮系統的控制下與軌道保持有一厘米的間隙，列車運行時是不接觸軌道的，因此，即使列車高速運行，乘客也很難感受到震動，走在車廂內就像走在平地上一樣。據悉，磁懸浮列車的試制應用技術在歐洲和日本起步較早，現在的運行時速已高達450至550公里。技術發展史1934年，德國人海曼‧開普提出了磁懸浮技術的第一份專利。1969－1984年，德國人造了六代磁懸浮列車。1981年，德國開始修建第一條磁懸浮鐵路，至1987年完工。90年代，由中國西南交大、國防科大牽頭，我國對磁懸浮技術開展了系統研究，並建成了磁懸浮列車模型和樣車。我國第一條磁懸浮列車專線將在北京八達嶺風景區開始建設，往返全程近4公里，預計2002年可正式投入使用。連接浦東國際機場和陸家嘴的上海磁懸浮新干線全長40公里，時速可達400公里，將成為我國第一條「世界級」磁懸浮專線車。

❿ 什麼是「非圓截面全超導托卡馬克——EAST實驗裝置。(即「人造太陽」)」謝謝

幾乎完美的能源 人造太陽：難度超乎想像(圖)

進入3月，全球數千名從事核聚變研究的物理學家都在等待一份來自安徽合肥的實驗報告。他們希望中國同行帶來好消息，從而增強他們在不久的將來投入ITER(國際熱核實驗反應堆)建設的信心。

這個實驗，是對一個類似ITER核心裝置的大型設備進行聯合調試，以確定其是否能正常運轉。在實驗所在地中國科學院等離子體物理研究所，它被稱為「先進超導托卡馬克實驗裝置(英文縮寫為EAST)」。

50年來，在地球上模擬太陽內部的核聚變反應，並把產生的驚人能量穩定地輸送到電站，一直是人類未能實現的夢想。但一些物理學家相信，這一天肯定會來臨。他們希望通過ITER計劃向持懷疑態度的政治家和科學家證明，核聚變是一種可行的能源來源。

正因為如此，EAST實驗似乎「根本承擔不起失敗」，這讓聚集在合肥的100名核聚變專家和工程技術人員深感壓力。

幾乎完美的能源

核聚變是能源危機的終結者嗎？一些物理學家對此堅信不疑。

3月2日，一位負責給EAST降溫的工程師就認為，聚變能是今後能夠大規模甚至一勞永逸地解決人類能源問題的惟一途徑。

「站在懸崖的邊緣，我們只能再造一個『太陽』，別無選擇。」他說。

100年前，愛因斯坦預見了在原子核中蘊藏著巨大的能量。依據他提出的質能方程E＝mc2，核聚變的原理看上去極其簡單：兩個輕核在一定條件下聚合成一個較重核，但反應後質量有一定虧損，將釋放出巨大的能量。

1939年，美國物理學家貝特證實，一個氘原子核和一個氚原子核碰撞，結合成一個氦原子核，並釋放出一個中子和17.6兆電子伏特的能量。這個發現揭示了太陽「燃燒」的奧秘。

實際上，太陽上的聚變反應已經持續了50億年。在宇宙中的其他恆星上，也幾乎都在燃燒著氫的同位素———氘和氚。

而氘在自然界中幾乎「取之不盡」。科學家初步估計，地球上的海水中蘊藏了大約40萬億噸氘。從1升海水裡提取的氘，在完全的聚變反應中所釋放的能量，相當於燃燒300升汽油。如果把自然界中的氘用於聚變反應，釋放的能量足夠人類使用100億年。

在實驗室中，聚變反應的優點被不斷發現——它產生的能量是核裂變的7倍，反應產物是無放射性污染的氦。更完美的是，未來的聚變電站會始終處於次臨界安全運行狀態，一旦出現意外，反應會自動停止，不會發生像三哩島和切爾諾貝利那樣的核泄漏事故。

1952年美國試爆了第一顆氫彈，促使科學家考慮如何控制核聚變反應在瞬間爆發的毀滅性能量，「人造太陽」之夢由此而始。

此後，石油、煤炭等化石能源日益枯竭，能源危機和溫室效應步步逼近，獲取新型能源已經變得十分迫切。雖然風能、水能、太陽能等可再生能源不斷地被開發利用，但很難想像，它們能夠完全替代傳統能源。

超乎想像的難度

接下來的50年裡，再造「太陽」的難度超出了所有科學家的預計。

馬里蘭大學的物理學家William Dorland在接受《自然》雜志采訪時感嘆，核聚變之所以進展緩慢，是因為「我們對等離子體的不穩定性和紊亂性知之甚少」。

由於存在巨大的引力場，在太陽核心1500萬攝氏度、表面6000攝氏度的條件下均可輕松進行聚變反應。如果不需要控制能量輸出，在地面製造核聚變也不是棘手的難題：氫彈就是把原子彈當「火柴」，來「點燃煤球」。

但要實現可控，過程則極為艱難。

科學家首先要把反應燃料加熱到10萬攝氏度，成為等離子體，即電子獲得一定的能量擺脫原子核的束縛，原子核能夠完全裸露出來，為碰撞做准備。然後他們要把這些等離子體繼續加熱到上億度，使原子核擁有足夠的動能克服庫侖斥力，聚合在一起。

為了避免在瞬間產生巨大的能量，等離子體的密度必須維持在合適的水平。

做到了這一步，還沒有真正實現可控。這些上億度的等離子體，還必須在足夠長的時間里「老實地呆在容器里」，使聚變反應穩定持續地進行，「不能以每秒超過1000公里的速度亂跑，也不能碰到容器的內壁」。

一個難題是，用什麼來裝1億度高溫的等離子體？

前蘇聯科學家塔姆和薩哈羅夫提出磁約束的概念，期望用「無形的河床來約束河水」———環行磁場。在磁場中，帶正電的原子核會沿著磁力線做螺旋式運動。此外，高功率的激光束也被用來充當「魔瓶」。

盡管科學家突破了一個又一個障礙，但距離「太陽」的光芒依然遙遠。

中國科學院等離子體物理研究所研究員邱勵儉說，要讓「魔瓶」亮起來，必須同時解決超大電流、超強磁場、超高溫、超低溫等極限環境，牽涉真空、磁場、控制、等離子體、原子核等諸多領域的科學和技術難題。

而這「需要全世界最好的科學家和工程師一起合作，需要數國財力的共同支持」。

樂觀的估計

於是，ITER計劃應運而生。

1985年11月，美國和前蘇聯倡議在國際原子能機構框架下，由美國、前蘇聯、日本和歐洲共同體四方參與，建設國際熱核實驗反應堆。第一個設計方案是於2010年建成一個實驗堆，實現1500兆瓦功率輸出，造價約需100億美元。

這個雄心勃勃的國際大科學工程，自出生之日便命途多舛。

由於當時的石油價格僅10多美元一桶，能源危機並未顯現，加上前蘇聯的解體和美國的退出，這個方案以及隨後「縮小版」的新方案一度擱淺。

ITER的推遲，為中國、韓國和印度等國家提供了一個「呼吸的空間」。我國在2002年表示有興趣參加ITER計劃，並在2003年成為ITER談判過程中的正式成員。

中國ITER專家委員會的一位委員說，因為對能源的迫切需求，中國才不惜血本加入ITER。根據合同，中國要承擔整個項目100億美元中10％，投入可謂史無前例。

隨後，美國宣布重返ITER，韓國和印度也先後加入。2005年6月28日，在一片爭吵聲中，ITER的建設地點最終落在法國南部的卡達拉舍。

政治角逐結束，科學家們走向前台，他們期望這個地球上最昂貴的科學設備能帶來新能源的曙光。「畢竟，我們有了場地，可以做實驗了。」哥倫比亞大學物理學家Gerald Navratil說。

但是，ITER只是一個實驗堆，離發電依然十分遙遠。如果獲得成功，它的下一步是建造商業示範堆，目的是驗證商業可行性；最後還要建造商業運行堆，以驗證經濟可行性。

「完成這些過程可能還需要50年。」中國科學院等離子體物理研究所所長李建剛強調。他樂觀地估計，「人造太陽」的出現，不會超過100年。

東方的曙光

在2005年7月21日出版的《自然》雜志上，來自英國原子能研究部門的物理學家David Ward打了一個賭。「我願意和你賭100美元，別的核聚變裝置會比ITER更先開始工作。」他說，「在歐洲，我們對聚變反應的前景很樂觀。」

位於中國合肥的EAST就有可能是這樣一個裝置。

3月7日，EAST進入降溫實驗的第18天，邱勵儉在工程日誌上記下了一個數字。他說，在這個數字的低溫下，EAST的超導線圈進入超導態，此次實驗最重要的一個目標已經達到。

他們計劃在今年7月份前後進行首次放電實驗。

1954年，前蘇聯設計成功托卡馬克(意為環行真空磁線圈)裝置。此後，全世界建造了上百個托卡馬克裝置。其中，歐洲聯合環(JET)在1991年11月將氘氚混合燃料加熱到了3億攝氏度，獲得1分鍾的等離子體放電。

但是在強電流作用下，常規托卡馬克的磁線圈同樣會發熱。為了解決這個難題，科學家將超導技術成功應用於磁線圈，建成超導托卡馬克。

邱勵儉介紹，目前世界上的超導托卡馬克，只有法國的Tore－Supra和中國的HT－7能正常運行。

HT－7是前蘇聯贈送給中國的一套實驗裝置，經過中國科學家的改進，它在2005年12月14日獲得了1000萬攝氏度、持續306秒的等離子體放電。這個結果，離法國的Tore－Supra只有一步之遙。

幾年前，中科院等粒子體物理研究的專家們開始設計更先進的EAST，這是一個高5米、內直徑7.62米、重達400多噸的龐然大物。作為世界上第一個全超導托卡馬克，它與ITER的核心裝置非常接近。專家們為此花費了6年時間，前後投入經費達3億元人民幣。

「一旦它運行成功，能夠為未來降低ITER的風險提供十分寶貴的經驗。」李建剛說。

http://news3.xinhuanet.com/st/2006-03/10/content_4283992.htm