聚變實驗裝置

⑴ 全超導托卡馬克核聚變實驗裝置的研究成果

HT-7裝置1995年投入運行，經過多方面的改進和完善，裝置運行的整體性能和水平有了很大的提高。13年來，物理實驗不斷取得重大進展和突破，獲得了一系列國際先進或獨具特色的成果。
在中心等離子體密度大於2.2×1019/m3條件下，最高電子溫度超過5 000萬度；獲得可重復大於60秒(最長達到63.95秒)、中心電子溫度接近500萬度、中心密度大於0.8×1019/m3的非感應全波驅動的高溫等離子體；成功地實現了306秒的穩態等離子體放電，等離子體電流60kA，中心電子密度0.8×1019/m3，中心電子溫度約1 000萬度；2008年春季，HT-7超導托卡馬克物理實驗再次創下新紀錄：連續重復實現了長達400秒的等離子體放電，電子溫度1 200萬度，中心密度0.5×1019/m3。這是目前國際同類裝置中時間最長的高溫等離子體放電。
同時，還在HT-7上開展了石墨限制器條件下的運行模式、等離子體物理特性和波加熱、波驅動高參數等離子體物理特性以及高參數、長脈沖運行模式等世界核聚變前沿課題的研究，出色完成了國家「863」計劃和中科院重大課題研究任務。HT-7實驗的成功使中國磁約束聚變研究進入世界先進行列，也使HT-7成為世界上(EAST建成之前的)第二個全面開放的、可進行高參數穩態條件下等離子體物理研究的公共實驗平台。
EAST在2007年1-2月的第二輪等離子體放電實驗中，獲得了穩定、可控具有大拉長比的偏濾器位形等離子體放電，最大等離子體電流達0.5MA，在0.2MA等離子體電流下最長放電達9秒，並成功完成了磁體、低溫、總控和保護、等離子體控制等多項重要工程測試和物理實驗。
2016年2月，中國EAST物理實驗獲重大突破，成功實現電子溫度超過5000萬度、持續時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電。這也是截至2016年2月國際托卡馬克實驗裝置上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電。標志著中國在穩態磁約束聚變研究方面繼續走在國際前列。 發展目標：通過15年(2006-2020)的努力，使EAST成為我國磁約束聚變能研究發展戰略體系中最重要的知識源頭，使我國核聚變能開發技術水平進入世界先進行列。同時，積極參與國際合作，消化、吸收、掌握聚變堆關鍵科學與技術，鍛煉隊伍，培養人才，儲備技術，使得我國有能力獨立設計和建設(或參與國際合作)聚變能示範堆。
HT-7裝置是國際上正在運行的(EAST投入正式運行之前)第二大超導托卡馬克裝置，配合EAST的科學目標開展高溫等離子體的穩態運行技術和相關物理問題的研究，其穩態高參數等離子體物理實驗結果和工程技術發展對EAST最終科學目標的實現和國際聚變研究都具有重要的直接意義。
EAST的科學研究分三個階段實施：
第一階段(3-5年)：長脈沖實驗平台的建設；第二階段(約5年)：實現其科學目標，為ITER先進運行模式奠定基礎；第三階段(約5年)：長脈沖近堆芯下的實驗研究。
EAST將對國內外聚變同行全面開放，結合國內外聚變的科學、技術和人才優勢，開展磁約束聚變的科學和技術研究，培養國內磁約束聚變人才，為中國聚變能的發展奠定基礎。

⑵ 「人造太陽」：全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

看看新聞Knews綜合

2021-06-18 15:52

有「人造太陽」之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置5月28日取得新突破，成功實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創造了托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄。

⑶ 人造太陽的原理

人造太陽的原理

人造太陽的原理，萬物生長靠太陽。可以說，太陽是地球最大的能量來源，現實中，中國真的有「人造太陽」，而且有兩個，一個在安徽合肥，另一個則是位於四川成都。人造太陽的原理。

人造太陽的原理1

人造太陽本質是可控核聚變。

核反映分為兩種：核裂變（fission）和核聚變（fusion）。所有的核反應，質子數都是守恆的。

核裂變是指講一個原子分裂成許多原子，比如鈾原子裂解成氪原子和鋇原子（n+U→Kr+Ba+3n，n表示中子）這個過程中可以放出能量（只有在鐵以後的元素裂變後放出的能量大於裂變所需要的能量，也就是說鐵以後的元素進行核裂變才有意義）。目前人類掌握可控核裂變的能力，核電站便是其應用。

核聚變是指將不同的原子結合到一起變成一個原子，比如氫的兩個同位素

氘氚結合形成氦原子（D+T=He+n，其中n表示中子，D表示氘，T表示氚）這個過程中同樣可以放出能量（只有在鐵以前的元素聚變後放出的能量大於聚變所需要的能量，也就是說鐵以前的元素進行核聚變才有意義）。核聚變不會產生輻射污染。人類目前不掌握長時間可控核聚變的能力。氫彈是核聚變，確實不可控核聚變，而且氫彈需要原子彈（原理是核裂變放出大量能量）的爆炸進行引爆（這也是為什麼雖然核聚變不會產生輻射污染，但是氫彈的引爆還是會產生輻射污染的原因）。太陽也是核聚變。為什麼人類掌握了原子彈很快就造出了核電站，研究出了氫彈卻遲遲做不出可控核聚變呢？

因為核聚變需要在極高的溫度下才能夠進行， 核聚變的反應基本步驟如下：

把反應所需要的混合氣體加熱到等離子態，使原子核和電子能夠自由移動，大約需要十萬攝氏度。

繼續加熱使原子核加速運動，從而在與其它原子核碰撞時結合成一個更大的原子核，需要上億攝氏度。

沒了。

聽上去好像挺簡單，但是在哪有能夠承受上億度的材料來做反應堆呢？

打個比方，核反應就像一個穩定的投資，方案A：投資10萬，回報100萬；方案B：投資1億，回報1000億；A方案就相當與核裂變，B方案相當於核聚變；聽上去B方案多劃算，賺的又多，回報率又高，但是關鍵是你沒有1億啊。

感謝全世界科研工作者的努力，現在已經有很多可行的思路。

最早的著名方法是"托卡馬克"（TOKAMAK）型磁場約束法（也是現在最主流的方法）。它是利用通過強大電流所產生的強大磁場，把等離子體

約束在很小范圍內使機器設備不需要直面上億攝氏度的反應以實現上述三個條件。目前已經可以成功運行，但是運行時間極短遠達不到應用的地步。我國大型托卡馬克

裝置"東方超環"EAST，維持上億攝氏度運行10秒。這已經是目前世界上最好的成績，但離應用還有很長的路要走。而且按照現有的技術水平，要建立托卡馬克型核聚變裝置，需要幾千億美元。

另一種實現核聚變的方法是慣性約束法。慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內。從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發，受它的反作用，球面內層向內擠壓（反作用力是一種慣性力

，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機氣體往後噴而推動飛機前飛一樣，小球內氣體受擠壓而壓力升高，並伴隨著溫度的急劇升高。當溫度達到所需要的點火溫度（大概需要幾十億度）時，小球內氣體便發生爆炸，並產生大量熱能。這種爆炸過程時間很短，只有幾個皮秒（1皮等於1萬億分之一秒）。如每秒鍾發生三四次這樣的爆炸並且連續不斷地進行下去，所釋放出的能量就相當於百萬千瓦級的`發電站。 原理上雖然就這么簡單，但是現有的激光束或粒子束

所能達到的功率，離需要的還差幾十倍、甚至幾百倍，加上其他種種技術上的問題，使慣性約束核聚變仍是可望而不可及的。

盡管實現受控熱核聚變仍有漫長艱難的路程需要我們征服，但其美好前景的巨大誘惑力，正吸引著各國科學家在奮力攀登。

人造太陽的原理2

有一部小說叫《中國太陽》，講的是農村小伙兒水娃不斷奮斗，藉助「中國太陽」工程成為深空宇宙開拓者，為人類解決能源問題的故事。

現實中，中國真的有「人造太陽」，而且有兩個：一個在安徽合肥西郊「科學島」上的中國科學院合肥物質科學研究院內，是有著「東方超環」之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(簡稱EAST);另一個則是位於四川成都中核集團核工業西南物理研究院的中國環流器二號M裝置(HL-2M)。

5月28日，「東方超環」再次刷新了世界紀錄：在其第98958次放電中，成功實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，是1億攝氏度20秒原紀錄的5倍。這意味著人類讓核聚變成為未來清潔新能源的努力，又一次取得了突破性進展，標志著我國在穩態高參數磁約束聚變研究領域將繼續引領著國際前沿。

理想的「終極能源」 一旦掌握了核聚變能，人類將實現「能源自由」

煤、石油、天然氣，這些人類賴以生存的不可再生能源終有一天將被耗盡。人類面臨著嚴重的能源危機和環境危機。如何從根本上解決這一問題?尋找新能源。

萬物生長靠太陽。可以說，太陽是地球最大的能量來源，它的表面溫度約6000攝氏度，內核溫度約1500萬攝氏度，像一個熊熊燃燒的大火球，每秒鍾可散發出相當於1億億噸煤炭完全燃燒產生的能量。

太陽為什麼能產生這么大的能量?因其內部持續不斷的核聚變反應。而支撐這種聚變反應的主要原材料氘，在地球上的儲量極其豐富。

據測算，從1升海水中提煉出的氘，經核聚變反應後釋放的能量相當於300升汽油燃燒的能量。而海洋中蘊藏著約40萬億噸氘，理論上用於聚變反應釋放的能量足夠人類使用上百億年，幾乎無窮無盡。

由此，模仿太陽聚變反應原理造一個「太陽」，被科學家們認為是解決人類能源危機的最佳方案。

核聚變的原理是由質量較小的原子——如氫的同位素氘、氚，在極高溫條件下使核外電子擺脫原子核的束縛，兩個原子核相互碰撞聚合，生成新的質量更重的原子核氦，由於質量虧損和質能轉換，釋放巨大的能量。

「簡單來說，地球上『最容易』實現的氘氚核聚變反應的最終生成物是氦和攜帶能量的中子，而氦是非常清潔的。」中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的鄢容博士告訴記者，這是一種清潔能源，沒有碳排放，沒有放射性廢料，也不會出現燃料棒熔斷的災難，比風能和太陽能穩定，被認為是一種理想的「終極能源」。「一旦掌握了核聚變能，人類將實現『能源自由』。」

人造太陽的原理3

所謂的「人造太陽」，是對「受控核聚變實驗裝置」的形象性的稱呼。

我們知道，太陽這類恆星之所以能夠發出巨大的能量，是因為在恆星中時刻都在發生著氫聚變為氦的核聚變反應。人類製造出的氫彈，就是不受控制的核聚變反應。核聚變反應產生出巨大的能量，而要讓核聚變反應產生的能量為人類所用，就必需要讓核聚變反應在受到控制的條件下發生，讓反應強就強，讓反應弱就弱，讓反應停止就能停止，就象現在的核電廠一樣。只是現在的核電廠用的是核裂變反應產生的能量，而不是聚變。

但由於核聚變反應使用的原料是氫，是氣體，發生反應時，壓力要非常大，溫度高達5000萬度以上，沒有材料能夠承受這么高的溫度和壓力。所以科學家就設計了一種裝置，讓高溫高壓狀態下的氫氣由高磁場束縛住，不讓它亂跑，也不讓它與周邊的材料接觸，以免材料在高溫下融化。同時又在高磁場條件下，能夠把核聚變產生的能量引導出來，用來發電。

由於這個裝置產生的核聚變反應與太陽等恆星上發生的反應類似（雖然也是氫核的聚變反應，但並不完全一樣），所以就形象地把這個裝置稱為「人造太陽」。

地球上的資源總有一天會枯竭，加上生態環境持續惡化。面對人類離不開的能源需求，如何才能夠得到充分的保障與滿足，以及環境保護。尋找與開發新的清潔能源，將成為一種戰略必然。在此大背景下，通過核聚變原理技術，製造人造太陽變現成安全能源，已成為未來清潔能源的一個選項。一旦成功，將會給眾多領域帶來跨越性進步，比如：航天、電力等。

⑷ 中國核聚變裝置包括什麼

中國核聚變裝置
1984年9月26日，我國核工業部585所（現為核工業西南物理研究院）自行設計研製的、當時我國最大的托卡馬克受控核聚變實驗裝置——中國環流器一號（HL-1）裝置提前啟動。

經過系統兩個階級總體聯調，確認達到並超過了原定工程驗收規定的縱向磁場1特斯拉、等離子體電流50千安、等離子體能量約束時間40毫秒的指標後，於1984年12月投入一年的運行實驗考驗。中國環流器一號裝置經受了長達一年的穩定運行實驗考驗，裝置參數得到了進一步提高，具備了驗收條件。585所相關研究人員十幾年的艱辛付出終於有了收獲。



科研人員在實驗室向有關領導匯報研究進展

主機研製，艱難起步

我國第四個五年計劃時期，585所被列為國家重點建設單位。由國家計委和國防科工委批准建設的451裝置工程被列為國家重點項目。

當時，屬於托卡馬克的451裝置工程，在國際上也是一個新概念，585所缺乏最起碼的科技資料和相關設備儀器，連一台計算機都沒有，只有一張示意圖和幾個計算公式。要完成451裝置的設計、計算、研製、安裝、調試和物理實驗這樣龐大的、尖端的科學技術工程，是非常艱巨的事情。篳路藍縷、以啟山林，585所的科研人員踏上了曲折的研發之路。

451裝置工程是一項規模宏大、難度極大的尖端科學研究設施工程，由托卡馬克主機、大型供電系統、超高真空機組等部分組成，各種系統設備和專用建築在當時投資高達5000多萬元，總計所需設備近9000台（件），其中不少屬於國內首次採用。需要專門設計、研製的「非標」產品如大型飛輪機等，大多數結構、材料特殊，加工十分困難。有一部分雖屬通用設備，但國內產品的技術指標又不能滿足工程要求，仍需另行研製或者改進，如開關、斷路器和測量儀器等。其中，非標設備達1074台（件），研製工作十分繁重。

當時，正逢「文革」動亂，一些工廠「停產鬧革命」，給工程的設備加工與研製落地帶來了很大的困難。再加上585所地處交通不便、信息閉塞的樂山，缺少相關科技力量和加工條件，使得完成設計、爭取協作與落實加工單位的進程舉步維艱。科研人員跑遍祖國的大江南北，將主機等設備的加工任務一項項分解，才逐漸解決了問題。而得到任務的加工單位，為了籌備非專長的高難度線圈繞制、絕緣工藝和內外超高真空系統等特種工藝，只能邊學邊干，和585所一起不斷試驗摸索。為此，大家齊心協力，共設計出圖紙3400多張，和廠家一起製造了110多套工裝，完成了32項中間試驗，獲得了大量的寶貴數據和經驗。1981年8月，585所終於成功完成主機研製任務。

其間，451裝置工程還遇到了經費短缺等難題，585所都一一克服。科研人員用他們的辛勞和智慧，推動著這項國家重點工程的研究和建設任務，一步步向前行進。

中國成為國際核聚變研究的重要力量

1985年11月16日至18日，國家重點建設項目451裝置工程[中國環流器一號（HL-1）裝置]竣工驗收大會在585所召開。驗收委員會一致認為：中國環流器一號裝置調試獲得的物理參數達到和超過廠預定指標；得到的等離子體的壽命，超過預定值1倍以上，為國內這類裝置等離子體壽命的10倍或10倍以上，並且是國際上同規模托卡馬克實驗所罕見的；裝置的多項指標在國內都領先較多。驗收委員會強調，中國環流器一號裝置的建成，標志著我國受控核聚變研究已由建裝置、打基礎，開始進入到在較大規模裝置上開展具有我國自己特色的實驗研究的新階段。

中國環流器一號裝置投入物理實驗運行後，很快得到國際國內同行專家、新聞媒體的關注、贊譽和廣泛報道。該裝置以其設計准確、製造精密、品質優良、實驗成果優秀，在1986年11月國際原子能機構於日本東京召開的第十一屆國際等離子體物理與核聚變會議上，受到重視與關注。國際權威人士指出：中國成為繼美國、蘇聯、西歐、日本之後應該參加到核聚變研究國際合作中來的一個主要國家。從此，確立了中國在國際受控核聚變研究領域的重要地位。中國環流器一號的建成和取得初步實驗成果，為我國在國際核聚研究領域贏得了榮譽和地位，得到了國家和社會的高度重視，被作為顯著成就列入國家1984年國民經濟和社會發展統計公報，被評為「1985年中國十大新聞」和「1985年我國十大科技成就」之一。

中國權威專家評價：中國環流器一號的建成，是「六五」計劃期間我國科技領域一項重大研究成果，它充分表明了我國在獨立設計、研製和建造大型復雜電物理裝置能力方面有了新的飛躍，促進了我國工業的進步和科技實力的增長，是我國受控核聚變研究的重要里程碑。由此，1986年，「451裝置工程」榮獲國家優質工程銀質獎。1987年，「中國環流器一號研製」榮獲國家科技進步獎一等獎。中國環流器一號也是我國在磁約束受控核聚變研究領域中所獲得的第一個國家科技進步一等獎。

多項實驗成果改寫了科研歷史

中國環流器一號建成後，在其上進行的實驗研究工作是卓有成效的。1986年到1992年間，為保證實驗的開展，585所開發了多種多套診斷設備和系統。

這些實驗參數達到了同類托卡馬克實驗裝置中等離子體品質參數的國際水平。同時，由於對邊緣等離子體性能和等離子體磁流體力學特性包括破裂特性等方面進行了深入而有創新性的研究工作，培養了一支高水平的科技隊伍，從而使我國具備了進一步參與國際核聚變研究既競爭又合作的條件。

1991年至1992年期間，核工業西南物理研究院在國際高科技項目的支持下，在中國環流器一號裝置上成功地完成了國際上正進行研究的前沿課題，使我國受控核聚變研究達到20世紀80年代國際水平，大大縮短了同國際先進水平的差距。

核工業西南物理研究院的科技人員在中國環流器一號的物理實驗中，不斷吸取國際先進經驗，並結合自身特點，不斷創新，取得了豐碩的研究成果：獲得了110多項國家級和省部級科技進步獎，在國際上發表了60多篇研究論文。1991年4月21日，時任中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席的江澤民同志在視察核工業西南物理研究院時，參觀了中國環流器一號裝置，欣然題詞——「開發核聚變能源，造福子孫後代」，並於第二天在聽取了四川省委、省政府工作匯報時作了如下講話：

「我昨天到西南物理研究院看到了我國自行設計研製的中國環流器一號裝置，聽了老科學家的介紹，晚上回來思緒萬千。受控核聚變是開發人類新能源的尖端項目。一旦實現，地球上的全部海水就會成為巨大的燃料庫，至少可供人類使用上百億年。盡管目前工程技術上還有一些困難，但我相信總有一天會突破。」

中國環流器一號的物理實驗已於1992年畫上句號，我國受控核聚變研究的第一座光輝的里程碑已載入中國和世界受控核聚變研究史冊。

中國環流器一號裝置雖然已成為歷史，但由它孕育創新的中國環流器新一號（HL-1M）和中國環流器二號A（HL-2A），此後引領著中國受控核聚變能源開發研究，緊跟世界先進水平。當前，核工業西南物理研究院等單位還參與到國際ITER項目（國際熱核聚變實驗堆）研製中，為國際「人造太陽」貢獻著中核智慧和中核力量。

⑸ 核聚變裝置怎麼承受1億度的超高溫

這個問題要認識清楚需要一些物理知識，我試圖用科普語言講一下專業問題。

首先說一下溫度。其實溫度和動能是一回事，動能與速度又是緊密相關的。固體和流體先不說，從氣體說起。氣體的溫度大小實際上就是氣體分子的運動速度快慢，溫度越高則速度越快。氣體在平衡狀態下，分子的運動速度服從麥克斯韋分布。等離子體則是原子被電離後的狀態，其原子核（離子）與電子獨立存在，整體呈電中性。等離子體與氣體一樣，其溫度也是與速度相關，只是離子與電子溫度值相互獨立。由於等離子體溫度相當高，所以大家習慣用eV（電子伏特）和keV（千電子伏特）來表示，這也是個能量單位。1eV~10000 K。

以能源為目的的受控核聚變需要非常苛刻的條件，只有將局部物質（以氘氚為例）加熱到10keV（也就是1億度），才有足夠的核反應發生，使產生的聚變能有增殖。這種溫度下物質都是等離子體態。

將帶電的等離子體約束住，磁場是一個好辦法，這就叫磁約束聚變。托卡馬克是目前一種最有效的磁約束裝置。

托卡馬克裝置是一個用金屬材料製成的設備，用電磁場來約束等離子體，使它不能直接接觸裝置本身的物體。但等離子體終究會通過碰撞、輻射、及其他方式（我們可以稱為反常輸運）向外流出，最後接觸裝置體（我們成為第一壁）。這時，等離子體密度和溫度（超過萬度）已經比較低，使第一壁可以承受。

總之：

①受控聚變中等離子體溫度為1億度左右，可以達到，也必須達到。

②等離子體用磁場約束，直接接觸裝置的等離子體密度和溫度都較小。

希望我的解釋你滿意。

我們地球上是沒有任何物體能夠承受那麼高的溫度的，這點毋庸置疑。

但是眾所周知，真空是不能傳遞熱量的，只能通過輻射的方式將能量散發一部分出去，就如同我們在地球上能受到太陽的輻射而感受到溫暖一樣。

接受熱輻射而升溫是不能與直接接觸升溫的程度相提並論的，其溫度遠遠小於熱源。

那麼問題來了，裝置要完全被真空包圍，能怎麼固定和控制裝置呢？

簡單的說就是用磁力約束其只能呆在一定的范圍內，不能偏上也不能偏下，不能偏左也不能偏右。當然這個范圍是受精確控制的。

在這一理論下實現核聚變的實驗裝置名字就是托卡馬克，能持續產生可控的產生高達1億度高溫，也叫「磁線圈圓環室」，實體是由一個封閉磁場組成的容器。目前我國的核聚變技術在世界范圍內是位屬前列的。

核聚變裝置怎麼承受1億度的高溫？答。地球的一切物質都承受不了5千5網路的高溫，能承受最高溫度的就是，金屬碳，也只能承受5千度。太陽的平均溫度為6千度，這個是以白光子體為標準的。所以說1億度高溫，地球任何物質都是承受不了，但又話講回來，宇宙空間沒有任何一個恆星有一億度的。科學家常說的，氫彈核爆有幾十萬度，這個都盲目計算的。

其實，溫度的高低，是以光子的密度計算的，光子體積就是溫度最高值，但光有九種，:各種光對物質的熔解作用是不同的。它們的熔化物質，就是同各種酸鹼性一樣，某種酸可以溶解某種物質。用這個原理，我們就能知道，光是一種熔解物質的物性，各種物質的熔解的溫度有高有低。前面說的，承受高溫度的是金剛石，也是說的金屬碳。假如說，如果1億度的高溫物質，形成一束激光，可以講立即擊穿地球。

⑹ 刷新紀錄！我國人造太陽研究獲突破性進展，人造太陽是聚變還是裂變

刷新紀錄！我國人造太陽研究獲突破性進展，人造太陽是聚變還是裂變？太陽發光發熱的原理是太陽內部核聚變即4個氫原子聚變成一個氦原子，這個過程釋放出巨大的能量。科學家根據太陽聚變原理，製造出核聚變裝置，讓它能量持續釋放，放出光熱。這種裝置就是人造太陽,利用人工可控的核聚變模仿太陽的形態，但目前沒有成熟方法控制核聚變，現在最長的可控核聚變時間為102秒，由中國保持，能在電子溫度5000萬度進行等離子放電。所謂人造太陽就是指 核聚變裝置，那麼它一定就是可控的。只不過目前不管是磁約束，還是慣性約束都還在研究階段，還沒有完全做到可控，所以離商用還早呢。

⑺ 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。

⑻ 中科院「立大功」，國產人造太陽迎來突圍，再次刷新世界紀錄

2021年的最後一天，中國科學院合肥物質科學研究所傳來了一則振奮人心的消息：中國「人造將艾洋」再次創下世界紀錄。

在2021年5月份，中國「人造太陽」——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）便實現了一次刷新世界紀錄的突破。彼時，我國做到了可重復的1.2億攝氏度101秒與1.6億攝氏度20秒等離子體運行。

而在短短幾個月後，我國便傳出了新的進展，這無疑令人矚目。 據悉，12月30日晚間，中科院實現了電子溫度近7000攝氏度的1056秒的長脈沖高參數等離子體運行，這是如今全球托卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間。

這一成果無疑具有十分關鍵的意義，對我國此後穩態聚變工廠堆的建設打下了科學與實驗的基礎。

這無疑讓我國離實現真正可利用的「可控核聚變」更近了一步。如今，我國在這一領域的研究已經走到了世界的前列，美韓等都是我國的對手。

就在不久前，韓國「人造太陽」做到了在超1億攝氏度的情況下，等離子體超30秒的最新成績。但顯而易見，韓國同中國相比還有著不小的差距。

那麼，「人造太陽」究竟是什麼，為何全球這么多國家在搶著發展？

「人造太陽」為國際熱核聚變試驗堆，它的靈感來源於太陽，因此被稱之為「人造太陽」。

在太陽的內部無時無刻不在進行著核聚變，這使得太陽能夠迸發出巨大的能量。科學家希望能夠模仿太陽產生能量的原理，掌握這樣的可控核聚變技術，以此來解決人們的能源枯竭問題。

可控核聚變所需的氘和氚這兩種主要燃料，大量的存在於海水之中，儲量十分豐厚。這些燃料不說取之不盡用之不竭，但也足夠人類用百億年。而且，反應的過程不會產生有害物質，對人類環保事業也有著重要意義。

所以在人類化石能源愈發緊張的今日，越來越多的國家希望能夠通過可控核聚變技術，來徹底解決這場能源危機。

不過，掌握可控核聚變技術哪裡那麼容易，實現上億攝氏度點火和穩定長時間約束控制便是核聚變發電最難攻克的兩大難題。

為此，無數科學家揮灑汗水、揮灑自己的熱血與青春，在這些人的努力之下全球「人造太陽」才有了如今的成績。

從上世紀50年代，我國便開始了在可控核聚變領域的研究，並在2006年建成了EAST裝置。至今已經在這一領域積累下豐厚的經驗，因此我國才能實現一連串的技術突破。

如今，EAST首次突破千秒大關便是在中國科學家的手中實現，更是令人激動。雖然我們如今看來，中國的這次突破用短短幾句話便能夠描述，但中國科學家在背後的付出、需要面對的挑戰之多，卻是難以想像的。

中國這一突破的背後，只要需要攻克完全非感應電流驅動、再循環與雜質控制、熱與粒子排出這三大難題，十分不容易。在中國多方力量的共同努力之下，我國才有了如今的成績。

目前，我國「人造太陽」已經分別實現了1兆安的等離子體電流、電子溫度1億攝氏度的等離子體、1000秒的連續運行時間這三大條件。

這表示，中國可控核聚變研究即將開啟一個新的篇章，上到一個新的高度。在新的起點上，中國「人造太陽」還將創造怎麼樣的成績，就讓我們拭目以待。

⑼ 現代的科技發明有哪些

現代的科技發明：全超導托卡馬克核聚變實驗裝置、機器人、太陽帆、3D列印機、自動駕駛汽車。

一、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

國家大科學裝置——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環（EAST）實現了穩定的101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行，創造了新的世界紀錄。這一重要突破標志著，我國磁約束聚變研究在穩態運行的物理和工程方面將繼續引領國際前沿。

東方超環是世界上第一個實現穩態高約束模式運行持續時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置，對國際熱核聚變試驗堆（ITER）計劃具有重大科學意義。由於核聚變的反應原理與太陽類似，因此，東方超環也被稱作「人造太陽」。

該成果將為未來ITER長脈沖高約束運行提供重要的科學和實驗支持，也為我國下一代聚變裝置——中國聚變工程實驗堆的預研、建設、運行和人才培養奠定了基礎。

二、機器人

機器人（Robot）是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。

三、太陽帆

太陽帆（英文名：Solar sails）是利用太陽光的光壓進行宇宙航行的一種航天器。由於這種推力很小，所以航天器不能從地面起飛，但在沒有空氣阻力存在的太空，這種小小的推力仍然能為有足夠帆面面積的太陽帆提供 10e－5～ 10e－3g左右的加速度。

四、3D列印機

3D列印機（3D Printers）簡稱（3DP）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的列印機，不僅可以「列印」一幢完整的建築，甚至可以在航天飛船中給宇航員列印任何所需的物品的形狀。但是3D列印出來的是物體的模型，不能列印出物體的功能。

2016年2月3日訊，中國科學院福建物質結構研究所3D列印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續列印的三維物體快速成型關鍵技術，並開發出了一款超級快速的連續列印的數字投影（DLP） 3D列印機。

該3D列印機的速度達到了創記錄的600 mm/s，可以在短短6分鍾內，從樹脂槽中「拉」出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體採用傳統的立體光固化成型工藝（SLA）來列印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍!3D列印實現太空工業化。

五、自動駕駛汽車

自動駕駛汽車（Autonomous vehicles；Self-piloting automobile ）又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、或輪式移動機器人，是一種通過電腦系統實現無人駕駛的智能汽車。在20世紀已有數十年的歷史，21世紀初呈現出接近實用化的趨勢。

谷歌自動駕駛汽車於2012年5月獲得了美國首個自動駕駛車輛許可證，預計於2015年至2017年進入市場銷售。

自動駕駛汽車依靠人工智慧、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。

⑽ 「人造太陽」HL-2M等離子體電流突破1兆安培，相當於體溫的多少倍

據國外媒體報道，日前，中國科學院等離子體所(ITER)研製的全超導托卡馬克裝置HL-2M核聚變實驗裝置在其等離子體放電實驗成功。這是目前國際上最新一代全超導托卡馬克裝置中，等離子體電流達到10兆安培的最大值。國際上實現了大面積、長時間的高電壓約束核聚變物理試驗。「人造太陽」是人類為了探索未來核聚變反應途徑，開展的大型綜合研究計劃。該項目於2007年啟動,2008年獲得成功，實現了在受控條件下開展大型實驗堆運行與熱核聚變反應研究。

據介紹，當一個核聚變產生一束高能電磁場時，等離子體中高能電子將在聚變反應堆上被釋放出，這些高能電子產生巨大能量，把等離子體中的氫原子聚變為氦原子核。在未來聚變堆上要達到的最大輸出電流為100兆安培，相當於10兆瓦的發電功率。而HL-2M將使聚變功率達到1000兆瓦，相當於300千瓦的發電廠輸出功率。HL-2M在全球率先實現高電壓約束核聚變實驗器放電實驗成功，具有重要意義。