east全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置百度百科

❶ 人造太陽是什麼

人民網合肥2月6日電
記者劉傑今天從中國科學院等離子體物理研究所所在的安徽合肥科學島獲悉：以探索無限而清潔的核聚變能源為目標的EAST超導托卡馬克已完成部件裝置，進入系統調試階段，近日正在進行降溫試驗。據專家介紹，該裝置預計7、8月份正式進入放電運行實驗，屆時如能成功完成放電實驗，合肥將成為世界上第一個建成此類全超導非圓截面核聚變實驗裝置並能實際運行的地方。也就是說，我國將率先建成新一代「人造太陽」。
地球上的石油、煤等能源耗盡後，人類靠什麼生活？科學家們開始把夢想變成現實。據介紹，從海水中提取氘（dāo），使其在上億攝氏度的高溫下與氚（chuān）產生聚變反應，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升汽油釋放的熱能。專家說：「如果發明一種能夠承受上億攝氏度高溫並且能夠控制氘和氚聚變、穩定持續輸出能量的裝置，那就相當於發明一個『人造太陽』，給人類提供像太陽一樣無限清潔的能源，而海水是用之不盡的。」
一種被稱為「托卡馬克」的「人造太陽」實驗裝置承載起科學家們的夢想。從1990年開始，中國科學院等離子體物理研究所歷時3年多建成中國第一台超導托卡馬克裝置———HT—7，使中國成為繼俄、法、日之後第四個擁有同類實驗裝置的國家，實驗中最高電子溫度超過5000萬攝氏度，並獲得可重復的大於300秒的等離子體放電。從2000年開始，科學島上的專家們在HT—7的基礎上，開始建另一個更大型、代號為EAST的新一代全超導非圓截面托卡馬克裝置。
EAST從2003年開始進入總裝。該項目總負責人萬元熙研究員介紹說：「如果按期完成放電試驗，那EAST就是世界上第一個建成的具有非圓截面的全超導托卡馬克。不過，我們的花費卻只有世界上同類裝置的1/15或1/20。」據了解，該工程總投資近3億元。
「這個裝置的研究成果，對即將建設的國際熱核聚變試驗堆ITER計劃的工程技術和物理基礎研究方面將有重大意義。」萬元熙說，「ITER計劃是一個大型的國際科技合作計劃，由於ITER的核心裝置也是一個全超導非圓截面托卡馬克，所以我們的EAST被同行們稱為『小ITER』」。
來源：人民網-《人民日報》
（責任編輯：馬麗）

❷ 世界上首個全超導托卡馬克核聚變裝置是什麼

世界上首個全超導托卡馬克核聚變裝置是EAST。

全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST），有「人造太陽」之稱。其運行原理就是在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。

2006年9月28日，世界上首個全超導非圓截面升吵托卡馬克核聚變實驗裝置首輪物理放電實驗取得成功，標志著中國站在了世界核聚變研究的前端。2016年2月，中國EAST物理實驗獲重大突破，實現在國際上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電。2018年11月12日，從中科院合肥物質科學研究院獲悉，EAST實現1億攝氏度等離子體運行等多項重大突破。

基本原理

核能是能源家族的新成員，包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的核子通過裂變而釋放的巨大能量，受控核裂變技術的發展已使裂變能的應用實現了商用化，如核（裂變）電站。

裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少，而且常規裂變反應堆會產生放射性較強的核廢料，這些因素限制了裂變能的發展。聚變能是兩個慎孝較輕的原子核聚合為一個較重的原子核並釋放出的能量，目前開展的受控核聚變研究正是致力於實現聚變能的和平利用。其實，寬笑稿人類已經實現了氘氚核聚變—氫彈爆炸，但那是不可控制的瞬間能量釋放，人類更需要受控核聚變。

以上內容參考：網路—全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

❸ 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。

❹ 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

❺ 超導托卡馬克裝置的EAST

為了在近堆芯的高參數條件下研究等離子體的穩態和先進運行，深入探索實現聚變能源的工程、物理問題，等離子體所在成功建設中國第一個超導托卡馬克HT-7的基礎上，提出了「HT-7U全超導非圓截面托卡馬克裝置建設」計劃。為使國內外專家易於發音、便於記憶同時又有確切的科學含義，項目的名稱在2003年10月正式由HT-7U改為EAST。EAST由實驗「Experimental」、先進「Advanced」、超導「Superconcting」、托卡馬克「Tokamak」四個單詞首字母拼寫而成，它的中文意思是「先進實驗超導托卡馬克」，同時具有「東方」的含意。EAST裝置是我國自行設計研製的國際首個全超導托卡馬克裝置（右圖），其主要技術特點和指標是：16個大型「D」形超導縱場磁體將產生縱場強度 BT = 3.5 T ；12個大型極向場超導磁體可以提供磁通變化 ΔФ ≥ 10 伏秒；通過這些極向場超導磁體，將能產生 ≥ 100萬安培的等離子體電流；持續時間將達到1000秒，在高功率加熱下溫度將超過一億度。
EAST裝置的主機部分高11米，直徑8米，重400噸，由超高真空室、縱場線圈、極向場線圈、內外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統等六大部件組成。其實驗運行需要有大規模低溫氦製冷、大型高功率脈沖電源及其迴路、大型超導體測試、大型計算機控制和數據採集處理、兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱、大型超高真空、以及多種先進診斷測量等系統支撐。學科涉及面廣，技術難度大，許多關鍵技術目前在國際上尚無經驗借鑒。特別是EAST運行需要超大電流、超強磁場、超高溫、超低溫、超高真空等極限環境，從芯部上億度高溫到線圈中零下269度低溫，給裝置的設計、製造工藝和材料方面提出了超乎尋常的要求。EAST的建造具有十分重大的科學意義，它不僅是一個全超導托卡馬克（左圖為托卡馬克示意圖），而且具有會改善等離子體約束狀況的大拉長非圓截面的等離子體位形，它的建成將使我國成為世界上少數幾個擁有這種類型超導托卡馬克裝置的國家，使我國磁約束核聚變研究進入世界前沿。在裝置建成後的10-15年期間，能在裝置上對建造穩態先進的托卡馬克核聚變堆的前沿性物理問題開展探索性的實驗研究，並使中國在人類開發清潔而又無限的核聚變能的領域內做出自己應有的重大貢獻。
EAST的大小半徑雖然只有國際熱核聚變試驗堆（即ITER）的1/3和1/4（右圖為ITER示意圖），但位形與ITER相似且更加靈活 ，而且將比ITER早10-15年投入運行。EAST是一個近堆芯高參數和穩態先進等離子體運行科學問題的重要實驗平台，它將是在ITER之前國際上最重要的穩態偏濾器托卡馬克物理實驗基地。