中国第一座人造太阳实验装置

① 中国的人造太阳

中国的人造太阳即“全超导托卡马克EAST核聚变实验装置”

据了解，EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。

记者在实验控制室看到，这个近似圆柱形的大型物体由特种无磁不锈钢建成，高约12米、直径约5米，据介绍其总重量达400吨。

李建刚研究员说，与国际同类实验装置相比，EAST是使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快的先进核聚变实验装置。

“这意味着人类在核聚能研究利用领域取得重大进步，也标志着中国在这一领域进入国际先进水平”，李建刚说。

人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，以解决人类面临的能源短缺危机。

美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆(ITER)计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。

中国于2003年加入ITER计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。

EAST大科学工程总经理万元熙教授说，与ITER相比，EAST在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的等离子体位形及主要的工程技术基础是相似的，而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。因此，无论从人才培养和奠定工程技术及物理基础的角度上说，EAST都将为ITER计划做出重要的、实质性的贡献，并进而为人类开发和最终使用核聚变能做出重要贡献。

不过，万元熙研究员说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中初现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，它所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在30-50年后实现。

万元熙说，未来的稳态运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。

名词解释
核聚变反应： 核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境。 氘-氚聚变 氢原子最容易实现的聚变反应是其同位素氘与氚的聚变。氘和氚聚变后，2个原子核结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。

托卡马克装置： 托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离子的等离子体。 EAST 又称“实验型先进超导托卡马克”，是一台全超导托卡马克装置，可能成为世界上第一个可实现稳态运行、具有全超导磁体和主动冷却第一壁结构的托卡马克。该装置有真正意义的全超导和非圆截面特性，更有利科学家探索等离子体稳态先进运行模式。

② 中国人造太阳

“人造太阳”只是对“受控核聚变装置”的形象的说法，并不是造出一个挂在天上发光发热的球体。

中国的人造太阳也叫“东方超环”，是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”。该装置由中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主研制，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，也是中国第四代核聚变实验装置。

这个装置的目标是，让海水中大量存在的氘和氚在高温高密度条件下，像太阳一样发生核聚变，为人类提供源源不断的清洁能源。这被视为进入第四次工业革命的最强大的基石之一。

科学家测算，1升海水含有0.03克氘，产生的聚变能源相当于300升汽油。海水中共有超过45万亿吨氘，释放的能量够人类使用上亿年。更重要的是，核聚变反应的产物是氦元素和中子，不产生任何有害物质，堪称完全清洁的能源。但“人造太阳”至少满足“极高的温度”与“充分的约束（在太阳上是靠引力约束的，地球上缺少这种条件）”两个苛刻条件，才能实现核聚变反应永续进行，并为人所用。

2017年7月，“东方超环”在世界上首次实现5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行，实现了从60秒到百秒量级的跨越，创造了核聚变的世界纪录。

2018年11月，“东方超环”首次实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦。在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，等离子体中心电力温度首次实现1亿摄氏度运行近10秒，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

中国的托卡马克核聚变试验装置

③ 中国人造太阳正式诞生，不过这个“太阳”到底有什么用

先说结论，中国“人造太阳”这个装置的最大意义在于提供核聚变研究平台，助力开发人类的终极能源。以下是详细说明。

核聚变的燃料，氢的同位素氘在海水中储量极为丰富，从一升海水中提出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。核聚变反应堆不会产生污染环境的硫、氮氧化物，更不会释放温室效应气体，而且核聚变反应堆具有绝对的安全性。

可以说它是一种无污染，无核废料，资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题。这话说起来容易，实践起来谈何容易，太阳是一颗中等质量的恒星，质量相当于地球的N倍，其内部可以达到1500万度的高温和N个大气压的高压，所以能够产生可持续的核反应。

而氢弹，其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信，利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。受控核聚变反可用惯性约束或者磁约束的方式使之发生可控的、安全的核聚变反应，从中获得的热量可以转化为机械能，进而转化为电能，以替代目前广为使用的化石能源。

④ 报载中国建成全球首个人造太阳，有无更多详情

凤凰卫视消息：目前世界上第一个全超导核聚变「人造太阳」实验装置，已在安徽合肥进入总装。

据香港大公报报道，在地球上模拟太阳，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源，中国的科学家们正朝这一理想加快前进步伐。今日，国家大科学工程EAST的由二十五位国际顾问组成的委员会通过报告和在中科院等离子体物理研究所实地考察，了解了EAST的使命、设计、研发、工程、建设进展以及未来的计划。委员会认会，EAST使中国聚变研究和中科院等离子体所的研究能力向前迈出了一大步。

EAST是「先进超导托卡马克实验装置(Experimental Advanced superconcting tokmak)」的英文缩写。

委员会评估认为它将是世界上第一个同时具有全超导磁体和主动冷却结构的托卡马克，能实现稳态运行。委员会对工程进展速度、研制质量和对关键部件的测试，尤其是对全部由等离子体所自行研制的超导磁体，留下了非常深刻的印象。委员会强烈吁请中国科学院和国家科技部给予长期的、充足的、持续的支持。

人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制「氢弹爆炸」的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为「人造太阳」，因为它可以像太阳一样，为人类提供一种无限的、清洁的和安全的能源。

中科院等离子体物理研究所研制的「EAST」装置就是这样的一种实验设备。据有关专家介绍，等离子体长时间稳定运行是实现控制核聚变的前提条件之一，但在目前世界上的「人造太阳」实验装置上，等离子体稳定运行的时间都很短，短的只有几秒钟，最长的也只有四分多钟，而「EAST」装置由于采用了先进的非圆切面和全超导技术，等离子体稳定运行的时间可达十六分钟，是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的「人造太阳」实验装置。目前，这一装置的主要技术问题已被攻克，正进入总装阶段，计划于二○○五年建成。

专家们认为，这一实验装置可为欧、美、日、中等七方正在谈判筹建中的「国际热核聚变实验堆」建设提供直接经验，并为未来聚变实验堆提供重要的工程和物理实验基础。

中科院等离子体物理研究所所长李建刚说，虽然「人造太阳」的奇观在实验室中已经出现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，「人造太阳」所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在五十年后实现。

⑤ 中国人造太阳

还在安徽的实验室

〖聚焦创新〗中国“人造太阳”即将放电

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2006-8-24 9:05:10 中国工业报

8月中旬，由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT-7U)核聚变实验装置(又称“人造太阳”)将在安徽合肥中国科学院等离子体物理研究所进行首次正式放电实验。记者了解到，这次放电实验，已引起了国内外科学界的高度关注。实验一旦成功，意味着安徽将成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。
如何解决能源危机
自从第一次石油危机以来，世界各国都在竞相发展节能技术，力图掌握能源命脉，维护国家安全。但是人类目前可利用的能源资源非常有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。据日本权威机构专家测算，按目前世界已探明能源储量和可开采年限计算，石油资源的储量为10195亿桶，可供开采43年，高成本油田可供人类开采240年；天然气埋藏量为144万亿立方米，可开采63年，高成本气田可供开采452年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年。同时传统能源还会带来环境问题，如温室气体的增加可引起气候变化等。而世界上已有的核电站，都是利用原子核裂变反应的电站，主要原料铀的储量仅够维持数百年之用，况且核电站有着放射性物质泄漏事故、核燃料埋藏处理等重要隐患。
无奈，科学家将最终解决能源危机的希望，寄托在了受控核聚变的实现和推广身上。核工业西南物理研究院钟学儒高速记者，其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能。核聚变能源使用的氘、氚可从海水中提取，也不产生室温气体及高放射性核废料，可以像太阳一样，为人类提供一种无限、清洁和安全的能源。据了解，1升海水提取的氘，在全完的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的能量。
其实，人来早已实现了氘氚核聚变--氢弹爆炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难。驯服核能使核聚变在人为控制下发电，是件异常艰难的事，国际间联合攻关势在必行。
钟学儒告诉记者，经过几十年的准备和酝酿，今年5月，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度7方参与的国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目正式启动。该计划前期投资约50亿美元，计划用8～10年的时间完成，预计最终总投资将超过100亿美元。其中，欧盟承担50%的费用，其余6方分别承担10%，超出预计总花费10%的费用将用于支付建设过程中由于物价等因素造成的预算超支。此外，参与各方完全平等地享有项目的所有科研成果和知识产权。据悉，这是国际空间站之后，国际间最庞大的科研合作项目之一。
中国任重道远
中国工程院院士彭士禄告诉记者，我国在20世纪50年代中期就开始进行核聚变研究主要由核工业西南物理研究院和中国科学院等离子体物理研究所来进行。
20世纪80年代核工业西南物理研究院就建成了中国环流器一号装置，为我国在国际核聚变研究领域赢得了一席之地；20世纪90年代，该院又建成了中国环流器新一号装置，达到国际上同类型、同规模装置的先进水平，研究成果得到世界核聚变界的关注和肯定。2002年，该院成功建成了中国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置--中国环流器二号A装置。
中国科学院等离子体物理研究所万元熙透露，科学院等离子所于1994年底建成中国的一台全超导托卡马克装置HU-7U后被命名为EAST，从2003年开始，EAST开始进入总装。据介绍，该所耗资1.65亿元人民币的全超导托卡马克研究计划为，建成一个以具有非圆小截面的全超导托卡马克为核心的核聚变实验系统，并在其上实现近堆芯高参数，长脉冲和稳态运行。
万元熙认为，我国进行的与未来聚变堆相关的工程和物理问题的探索性实验研究，将为未来稳态、安全、高效先进聚变堆的物理和工程技术基础做出重要贡献，从而使中国在开发清洁而又无限的核聚变能的研究领域进入国际先进水平，做出更大贡献。他说，成功设计和建造EAST的经验构成了中国参加ITER的重要基础，同时EAST的成功建造和运行将为中国磁约束核聚变研究的下一步计划奠定坚实的物理、工程技术和人才队伍基础。
不过,跟踪国际聚变能科技动态40余年时间的西南物理研究院科技委主任严建成坦承:“目前，英国、美国、日本等少数几个国家的大型装置，已经在秒量级(几秒钟之内)下达到了亿度温度。中国和国际最先进的水平还有差距。”
严建成透露，中国将在ITER装置建设期间，提供总造价10%、也就是40多亿元人民币的核部件，并承担了两大核心技术的攻关任务：中子屏蔽技术、超导技术。前者是聚变反应中避免污染环境的关键技术，后者则将提供反应所需的强磁场。“预计本世纪中叶，聚变核电站就将步入商用阶段。我国三大动力等转北制造巨头有着开发新产业的良机。”

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中国"人造太阳"下月放电 如获成功将成世界之最
【来源：南方日报报业集团-南方日报】
合肥消息 8月15日前后，俗称“人造太阳”的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置将在合肥科学岛上进行首次等离子体放电实验。这意味着这一装置进入正式运行阶段。

科学岛上的“人造太阳”，是中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置。

其运行原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。在未来的核聚变电站中，反应产生的能量可以通过能量输出转换装置供人类使用。据了解，1升海水提取的氘，在完全的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的热能。

首次放电实验，已引起国内外科学界的高度关注，而放电过程是否具有危险性更为世人所牵挂。据参与这一工作的科研人员解释，核聚变实验装置只有在放电的时候才会产生中子辐射，一旦实验结束就没有了辐射，而产生的中子辐射不会影响到大厅之外。整个核聚变实验大厅是全封闭式构造，四周墙壁的厚度达到1.5米，屋顶的厚度为1米，内部全部为钢筋捆扎，表面用水泥浇筑而成，“是非常安全的”。

目前，这一核聚变实验装置真空室内的二次总装正有条不紊地进行。实验一旦成功，将意味着合肥成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。

据《新安晚报》
参考资料：http://www.mei.net.cn/page/news/news.asp?CD=176053

⑥ 中国人造太阳正式诞生，不过这个“太阳”到底有什么用

ITER主要目的在于模拟太阳产生能量的核聚变过程，因此其核心装置“托卡马克”被称为“人造太阳”。

ITER是当前世界规模最大、耗时最长、影响最深远的国际大科学计划之一。ITER是当前世界规模最大、耗时最长、影响最深远的国际大科学计划之一。

根据协议，欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯共同资助ITER项目，其中欧盟承担约45%，其他6方各承担约9%，资助包括资金和实物两个部分。

(6)中国第一座人造太阳实验装置扩展阅读

28日的安装启动仪式标志着ITER进入安装阶段，由此前接收成员国部件等前期筹备工作正式转换到组装工作。到2024年年底，ITER施工方将按照工作进度表接收和安装托克马克装置的各主要大型部件及辅助设施。

完成主要部件安装后，计划2024年年底到2025年年底开始进行冷测试调试工作，并在2025年12月实现第一束等离子体，这将标志着ITER由安装阶段转入运行阶段。

⑦ 人造小太阳的我国“人造太阳”实验装置

继去年9月首次成功放电后，我国“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置（EAST）14日23时01分至15日1时连续放电四次，单次时间长约50毫秒，从而标志着第二轮物理实验的开始。专家认为，全超导核聚变装置再次成功放电，标志着我国在全超导核聚变实验装置领域进一步站在了世界前沿。“虽然稍纵即逝，但是放电的可重复性，表明我们的装置在工程上是非常可靠的。”中国科学院等离子体物理研究所副所长武松涛介绍，这轮实验是从去年12月开始对装置进行调试的，实验计划将进行到今年2月10日左右。 “这轮实验的主要目标不是追求放电时间的长短，而是旨在去年获得圆形截面等离子体的基础上获得非圆截面等离子体，这具有重要意义。”武松涛说，随着进一步调试和各系统的磨合，“人造太阳”有可能绽放出更为璀璨的光芒。
根据设计，EAST产生等离子体最长时间可达1000秒，温度将超过1亿摄氏度。“我们将通过一次次调试和实验，获得时间更长、温度更高、参数更好的等离子体。”武松涛说。2006年9月28日中国科学院等离子体所的“人造太阳”实验装置首次建成并投入运行，在第一轮实验中，获得了电流超过500千安、时间近5秒的高温等离子体。
这个由我国自行设计、自行研制的“人造太阳”实验装置是世界上第一个同时具有全超导磁体和主动冷却结构的托卡马克。它的建成，使我国迈入磁约束核聚变领域先进国家行列。稳态运行的核聚变堆产生能量的方式和太阳相同，都是在超高温条件下氢（或氢的同位素）的原子核聚变产生巨大能量，因此相关的研究被比作“人造太阳”。