中國的HT-7U反應堆，被稱為EAST（實驗先進超導托卡馬克），幾周前成為媒體關注的主題，創造了新的聚變記錄。從核聚變到能源生產的道路仍然漫長而曲折，但地球上眾多實驗取得的微小進展是關鍵的第一步。

從航空航天到物理學，中國在各個領域都取得了重大進展。此外，中國希望在核聚變物理學領域取得進展。據新華社報道，EAST反應堆能夠使等離子體在高溫下保持穩定1056秒（17.6分鐘）。這比去年年中創下的 101 秒記錄有了顯著提高。它的工作原理是氘，氘是一種在自然界中大量發現的穩定氫同位素。

在中國東部安徽省省會合肥進行的實驗由中國科學院等離子體物理研究所（ASIPP）研究員龔顯祖指導。有關更多詳細信息，我建議閱讀這篇文章。

托卡馬克

實驗先進的超導托卡馬克是位于中國合肥 (EAST) 的核聚變反應堆之一。它是一種托卡馬克或“甜甜圈”結構，可產生高溫等離子體，該等離子體由在零以下數百度運行的強大電磁體控制。

磁性線圈纏繞在甜甜圈周圍，以保持等離子體懸浮并遠離管的內壁。該設計的目的是使機器達到適合受控熱核聚變過程的溫度，該過程涉及將輕原子核融合在一起并提取產生的能量。

據EAST研究人員介紹，該實驗設備目前已完成三個目標：運行周期超過1000秒，溫度達到1.6億度，電流達到100萬安培。12 月 30 日，第一個進球被打進，將之前 101 秒的紀錄打破了 10 倍。

到 5 月，該反應堆已達到新的溫度記錄（1.6 億攝氏度），超過太陽溫度約 10 倍。12 月 30 日，它能夠實現持續時間記錄，保持高溫等離子體（約 7000 萬攝氏度）連續運行 1056 秒，即 17.6 分鐘。

啟動核聚變過程需要數億度的溫度，但還不夠。實現可接受的等離子體密度和足夠長的限制期是另外兩個關鍵要求。元素的原子核（正電荷）必須靠得足夠近，才能使強核力克服庫侖勢壘的排斥力。適當的等離子體條件可以通過由于等離子體加熱而增加壓力來實現。要達到這樣的壓力和密度水平，需要數千萬或數億度的溫度。

事態發展

EAST 的最終目標是通過利用海洋中豐富的氘提供源源不斷的清潔能源，以與太陽相同的方式實現核聚變。

與煤炭、石油和天然氣等有限且對環境構成威脅的化石燃料不同，“人造太陽”所需的原始元素在地球上幾乎是無限的。因此，聚變能源被視為人類未來的完美“終極能源”。

核聚變需要天文數字般的高溫。就太陽而言，1500 萬度就足夠了，因為它還承受著難以置信的高壓。這種點火能量在嚴酷的溫度下是物理上可行的，而不是在表面上的過度壓力下。要在反應堆內產生聚變，所需的“幻數”大約是 1 億攝氏度。

由于核聚變至關重要，這些類型的測試有望在幾十年內產生大量能量。核反應的主要問題，也是該技術發展的主要對手，是高溫的管理。根本問題是等離子體限制：因為沒有可以承受這些極端溫度的天然“容器”，所以必須采用另一種技術，即磁限制。磁約束需要使粒子圍繞場的力線旋轉，使它們遠離容器壁并防止它們被破壞。

幾個主要國家正在領導核聚變能發電的科學研究。其中包括美國、中國、俄羅斯、印度、韓國、日本和歐盟。聚變為人類過渡到后碳未來帶來了巨大的希望。首先，這些只是承諾：核聚變技術預計將在 2050 年之前可用。這是我們希望生活的三分之一的時間，三十年的研究、成功和失敗，以及科學家的整個職業生涯為這項事業獻出了自己的一生。

審核編輯 黃昊宇