中國第一座人造太陽實驗裝置

① 中國的人造太陽

中國的人造太陽即「全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置」

據了解，EAST裝置是中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設計、自主建造而成的。

記者在實驗控制室看到，這個近似圓柱形的大型物體由特種無磁不銹鋼建成，高約12米、直徑約5米，據介紹其總重量達400噸。

李建剛研究員說，與國際同類實驗裝置相比，EAST是使用資金最少、建設速度最快、投入運行最早、運行後獲得等離子放電最快的先進核聚變實驗裝置。

「這意味著人類在核聚能研究利用領域取得重大進步，也標志著中國在這一領域進入國際先進水平」，李建剛說。

人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。氫彈爆炸時釋放出極大的能量，給人類帶來的是災難。而科學家們卻希望發明一種裝置，可以有效地控制「氫彈爆炸」的過程，讓能量持續穩定的輸出，以解決人類面臨的能源短缺危機。

美、法等國在20世紀80年代中期發起了耗資46億歐元的國際熱核實驗反應堆(ITER)計劃，旨在建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應堆，為人類輸送巨大的清潔能量。這一過程與太陽產生能量的過程類似，因此受控熱核聚變實驗裝置也被俗稱為「人造太陽」。

中國於2003年加入ITER計劃。位於安徽合肥的中科院等離子體所是這個國際科技合作計劃的國內主要承擔單位，其研究建設的EAST裝置穩定放電能力為創記錄的1000秒，超過世界上所有正在建設的同類裝置。

EAST大科學工程總經理萬元熙教授說，與ITER相比，EAST在規模上小很多，但兩者都是全超導非圓截面托卡馬克，即兩者的等離子體位形及主要的工程技術基礎是相似的，而EAST至少比ITER早投入實驗運行10至15年。因此，無論從人才培養和奠定工程技術及物理基礎的角度上說，EAST都將為ITER計劃做出重要的、實質性的貢獻，並進而為人類開發和最終使用核聚變能做出重要貢獻。

不過，萬元熙研究員說，雖然「人造太陽」的奇觀在實驗室中初現，但離真正的商業運行還有相當長的距離，它所發出的電能在短時間內還不可能進入人們的家中。但他預測，根據目前世界各國的研究狀況，這一夢想最快有可能在30-50年後實現。

萬元熙說，未來的穩態運行的熱核聚堆用於商業運行後，所產生的能量夠人類用數億年乃至數十億年。從長遠來看，核能將是繼石油、煤和天然氣之後的主要能源，人類將從「石油文明」走向「核能文明」。

名詞解釋
核聚變反應： 核聚變反應主要藉助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境。 氘-氚聚變 氫原子最容易實現的聚變反應是其同位素氘與氚的聚變。氘和氚聚變後，2個原子核結合成1個氦原子核，並放出1個中子和17.6兆電子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油。

托卡馬克裝置： 托卡馬克是「磁線圈圓環室」的俄文縮寫，又稱環流器。這是一個由封閉磁場組成的「容器」，像一個中空的麵包圈，可用來約束電離子的等離子體。 EAST 又稱「實驗型先進超導托卡馬克」，是一台全超導托卡馬克裝置，可能成為世界上第一個可實現穩態運行、具有全超導磁體和主動冷卻第一壁結構的托卡馬克。該裝置有真正意義的全超導和非圓截面特性，更有利科學家探索等離子體穩態先進運行模式。

② 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

③ 中國人造太陽正式誕生，不過這個「太陽」到底有什麼用

先說結論，中國「人造太陽」這個裝置的最大意義在於提供核聚變研究平台，助力開發人類的終極能源。以下是詳細說明。

核聚變的燃料，氫的同位素氘在海水中儲量極為豐富，從一升海水中提出的氘，在完全的聚變反應中可釋放相當於燃燒300升汽油的能量。核聚變反應堆不會產生污染環境的硫、氮氧化物，更不會釋放溫室效應氣體，而且核聚變反應堆具有絕對的安全性。

可以說它是一種無污染，無核廢料，資源近乎無限的理想能源。受控核聚變發電的實現將從根本上解決人類的能源問題。這話說起來容易，實踐起來談何容易，太陽是一顆中等質量的恆星，質量相當於地球的N倍，其內部可以達到1500萬度的高溫和N個大氣壓的高壓，所以能夠產生可持續的核反應。

而氫彈，其爆炸機理乾脆就是用原子彈當引信，利用原子彈核裂變反應產生的高溫高壓引發核原料產生聚變反應。受控核聚變反可用慣性約束或者磁約束的方式使之發生可控的、安全的核聚變反應，從中獲得的熱量可以轉化為機械能，進而轉化為電能，以替代目前廣為使用的化石能源。

④ 報載中國建成全球首個人造太陽，有無更多詳情

鳳凰衛視消息：目前世界上第一個全超導核聚變「人造太陽」實驗裝置，已在安徽合肥進入總裝。

據香港大公報報道，在地球上模擬太陽，利用熱核聚變為人類提供源源不斷的清潔能源，中國的科學家們正朝這一理想加快前進步伐。今日，國家大科學工程EAST的由二十五位國際顧問組成的委員會通過報告和在中科院等離子體物理研究所實地考察，了解了EAST的使命、設計、研發、工程、建設進展以及未來的計劃。委員會認會，EAST使中國聚變研究和中科院等離子體所的研究能力向前邁出了一大步。

EAST是「先進超導托卡馬克實驗裝置(Experimental Advanced superconcting tokmak)」的英文縮寫。

委員會評估認為它將是世界上第一個同時具有全超導磁體和主動冷卻結構的托卡馬克，能實現穩態運行。委員會對工程進展速度、研製質量和對關鍵部件的測試，尤其是對全部由等離子體所自行研製的超導磁體，留下了非常深刻的印象。委員會強烈吁請中國科學院和國家科技部給予長期的、充足的、持續的支持。

人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。氫彈爆炸時釋放出極大的能量，給人類帶來的是災難。而科學家們卻希望發明一種裝置，可以有效地控制「氫彈爆炸」的過程，讓能量持續穩定的輸出。科學家們把這類裝置比喻為「人造太陽」，因為它可以像太陽一樣，為人類提供一種無限的、清潔的和安全的能源。

中科院等離子體物理研究所研製的「EAST」裝置就是這樣的一種實驗設備。據有關專家介紹，等離子體長時間穩定運行是實現控制核聚變的前提條件之一，但在目前世界上的「人造太陽」實驗裝置上，等離子體穩定運行的時間都很短，短的只有幾秒鍾，最長的也只有四分多鍾，而「EAST」裝置由於採用了先進的非圓切面和全超導技術，等離子體穩定運行的時間可達十六分鍾，是迄今為止世界上能讓等離子體運行時間最長的「人造太陽」實驗裝置。目前，這一裝置的主要技術問題已被攻克，正進入總裝階段，計劃於二○○五年建成。

專家們認為，這一實驗裝置可為歐、美、日、中等七方正在談判籌建中的「國際熱核聚變實驗堆」建設提供直接經驗，並為未來聚變實驗堆提供重要的工程和物理實驗基礎。

中科院等離子體物理研究所所長李建剛說，雖然「人造太陽」的奇觀在實驗室中已經出現，但離真正的商業運行還有相當長的距離，「人造太陽」所發出的電能在短時間內還不可能進入人們的家中。但他預測，根據目前世界各國的研究狀況，這一夢想最快有可能在五十年後實現。

⑤ 中國人造太陽

還在安徽的實驗室

〖聚焦創新〗中國「人造太陽」即將放電

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2006-8-24 9:05:10 中國工業報

8月中旬，由中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST(原名HT-7U)核聚變實驗裝置(又稱「人造太陽」)將在安徽合肥中國科學院等離子體物理研究所進行首次正式放電實驗。記者了解到，這次放電實驗，已引起了國內外科學界的高度關注。實驗一旦成功，意味著安徽將成為世界上第一個建成此類核聚變實驗裝置並能實際運行的地方。
如何解決能源危機
自從第一次石油危機以來，世界各國都在競相發展節能技術，力圖掌握能源命脈，維護國家安全。但是人類目前可利用的能源資源非常有限，主要能源將在未來幾十年至100多年的時間內枯竭。據日本權威機構專家測算，按目前世界已探明能源儲量和可開采年限計算，石油資源的儲量為10195億桶，可供開采43年，高成本油田可供人類開采240年；天然氣埋藏量為144萬億立方米，可開采63年，高成本氣田可供開采452年；煤炭埋藏量10316億噸，可開采231年。同時傳統能源還會帶來環境問題，如溫室氣體的增加可引起氣候變化等。而世界上已有的核電站，都是利用原子核裂變反應的電站，主要原料鈾的儲量僅夠維持數百年之用，況且核電站有著放射性物質泄漏事故、核燃料埋藏處理等重要隱患。
無奈，科學家將最終解決能源危機的希望，寄託在了受控核聚變的實現和推廣身上。核工業西南物理研究院鍾學儒高速記者，其原理類似太陽發光發熱，即在上億攝氏度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能。核聚變能源使用的氘、氚可從海水中提取，也不產生室溫氣體及高放射性核廢料，可以像太陽一樣，為人類提供一種無限、清潔和安全的能源。據了解，1升海水提取的氘，在全完的聚變反應中釋放的能量，相當於燃燒300升汽油釋放的能量。
其實，人來早已實現了氘氚核聚變--氫彈爆炸，但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難。馴服核能使核聚變在人為控制下發電，是件異常艱難的事，國際間聯合攻關勢在必行。
鍾學儒告訴記者，經過幾十年的准備和醞釀，今年5月，歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度7方參與的國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)項目正式啟動。該計劃前期投資約50億美元，計劃用8～10年的時間完成，預計最終總投資將超過100億美元。其中，歐盟承擔50%的費用，其餘6方分別承擔10%，超出預計總花費10%的費用將用於支付建設過程中由於物價等因素造成的預算超支。此外，參與各方完全平等地享有項目的所有科研成果和知識產權。據悉，這是國際空間站之後，國際間最龐大的科研合作項目之一。
中國任重道遠
中國工程院院士彭士祿告訴記者，我國在20世紀50年代中期就開始進行核聚變研究主要由核工業西南物理研究院和中國科學院等離子體物理研究所來進行。
20世紀80年代核工業西南物理研究院就建成了中國環流器一號裝置，為我國在國際核聚變研究領域贏得了一席之地；20世紀90年代，該院又建成了中國環流器新一號裝置，達到國際上同類型、同規模裝置的先進水平，研究成果得到世界核聚變界的關注和肯定。2002年，該院成功建成了中國第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置--中國環流器二號A裝置。
中國科學院等離子體物理研究所萬元熙透露，科學院等離子所於1994年底建成中國的一台全超導托卡馬克裝置HU-7U後被命名為EAST，從2003年開始，EAST開始進入總裝。據介紹，該所耗資1.65億元人民幣的全超導托卡馬克研究計劃為，建成一個以具有非圓小截面的全超導托卡馬克為核心的核聚變實驗系統，並在其上實現近堆芯高參數，長脈沖和穩態運行。
萬元熙認為，我國進行的與未來聚變堆相關的工程和物理問題的探索性實驗研究，將為未來穩態、安全、高效先進聚變堆的物理和工程技術基礎做出重要貢獻，從而使中國在開發清潔而又無限的核聚變能的研究領域進入國際先進水平，做出更大貢獻。他說，成功設計和建造EAST的經驗構成了中國參加ITER的重要基礎，同時EAST的成功建造和運行將為中國磁約束核聚變研究的下一步計劃奠定堅實的物理、工程技術和人才隊伍基礎。
不過,跟蹤國際聚變能科技動態40餘年時間的西南物理研究院科技委主任嚴建成坦承:「目前，英國、美國、日本等少數幾個國家的大型裝置，已經在秒量級(幾秒鍾之內)下達到了億度溫度。中國和國際最先進的水平還有差距。」
嚴建成透露，中國將在ITER裝置建設期間，提供總造價10%、也就是40多億元人民幣的核部件，並承擔了兩大核心技術的攻關任務：中子屏蔽技術、超導技術。前者是聚變反應中避免污染環境的關鍵技術，後者則將提供反應所需的強磁場。「預計本世紀中葉，聚變核電站就將步入商用階段。我國三大動力等轉北製造巨頭有著開發新產業的良機。」

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中國"人造太陽"下月放電 如獲成功將成世界之最
【來源：南方日報報業集團-南方日報】
合肥消息 8月15日前後，俗稱「人造太陽」的全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置將在合肥科學島上進行首次等離子體放電實驗。這意味著這一裝置進入正式運行階段。

科學島上的「人造太陽」，是中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置。

其運行原理就是在這台裝置的真空室內加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產生等離子體，然後提高其密度、溫度使其發生聚變反應，反應過程中會產生巨大的能量。在未來的核聚變電站中，反應產生的能量可以通過能量輸出轉換裝置供人類使用。據了解，1升海水提取的氘，在完全的聚變反應中釋放的能量，相當於燃燒300升汽油釋放的熱能。

首次放電實驗，已引起國內外科學界的高度關注，而放電過程是否具有危險性更為世人所牽掛。據參與這一工作的科研人員解釋，核聚變實驗裝置只有在放電的時候才會產生中子輻射，一旦實驗結束就沒有了輻射，而產生的中子輻射不會影響到大廳之外。整個核聚變實驗大廳是全封閉式構造，四周牆壁的厚度達到1.5米，屋頂的厚度為1米，內部全部為鋼筋捆紮，表面用水泥澆築而成，「是非常安全的」。

目前，這一核聚變實驗裝置真空室內的二次總裝正有條不紊地進行。實驗一旦成功，將意味著合肥成為世界上第一個建成此類核聚變實驗裝置並能實際運行的地方。

據《新安晚報》
參考資料：http://www.mei.net.cn/page/news/news.asp?CD=176053

⑥ 中國人造太陽正式誕生，不過這個「太陽」到底有什麼用

ITER主要目的在於模擬太陽產生能量的核聚變過程，因此其核心裝置「托卡馬克」被稱為「人造太陽」。

ITER是當前世界規模最大、耗時最長、影響最深遠的國際大科學計劃之一。ITER是當前世界規模最大、耗時最長、影響最深遠的國際大科學計劃之一。

根據協議，歐盟、中國、美國、日本、韓國、印度和俄羅斯共同資助ITER項目，其中歐盟承擔約45%，其他6方各承擔約9%，資助包括資金和實物兩個部分。

(6)中國第一座人造太陽實驗裝置擴展閱讀

28日的安裝啟動儀式標志著ITER進入安裝階段，由此前接收成員國部件等前期籌備工作正式轉換到組裝工作。到2024年年底，ITER施工方將按照工作進度表接收和安裝托克馬克裝置的各主要大型部件及輔助設施。

完成主要部件安裝後，計劃2024年年底到2025年年底開始進行冷測試調試工作，並在2025年12月實現第一束等離子體，這將標志著ITER由安裝階段轉入運行階段。

⑦ 人造小太陽的我國「人造太陽」實驗裝置

繼去年9月首次成功放電後，我國「人造太陽」實驗裝置——位於合肥的全超導非圓截面核聚變實驗裝置（EAST）14日23時01分至15日1時連續放電四次，單次時間長約50毫秒，從而標志著第二輪物理實驗的開始。專家認為，全超導核聚變裝置再次成功放電，標志著我國在全超導核聚變實驗裝置領域進一步站在了世界前沿。「雖然稍縱即逝，但是放電的可重復性，表明我們的裝置在工程上是非常可靠的。」中國科學院等離子體物理研究所副所長武松濤介紹，這輪實驗是從去年12月開始對裝置進行調試的，實驗計劃將進行到今年2月10日左右。 「這輪實驗的主要目標不是追求放電時間的長短，而是旨在去年獲得圓形截面等離子體的基礎上獲得非圓截面等離子體，這具有重要意義。」武松濤說，隨著進一步調試和各系統的磨合，「人造太陽」有可能綻放出更為璀璨的光芒。
根據設計，EAST產生等離子體最長時間可達1000秒，溫度將超過1億攝氏度。「我們將通過一次次調試和實驗，獲得時間更長、溫度更高、參數更好的等離子體。」武松濤說。2006年9月28日中國科學院等離子體所的「人造太陽」實驗裝置首次建成並投入運行，在第一輪實驗中，獲得了電流超過500千安、時間近5秒的高溫等離子體。
這個由我國自行設計、自行研製的「人造太陽」實驗裝置是世界上第一個同時具有全超導磁體和主動冷卻結構的托卡馬克。它的建成，使我國邁入磁約束核聚變領域先進國家行列。穩態運行的核聚變堆產生能量的方式和太陽相同，都是在超高溫條件下氫（或氫的同位素）的原子核聚變產生巨大能量，因此相關的研究被比作「人造太陽」。