【人造小太阳有什么用】合肥有个“人造小太阳” 长啥样、有啥用

2019-11-09 - 人造小太阳

在安徽省合肥市西部的科学岛,有一个被称作“人工小太阳”的国之重器,名叫全超导托卡马克核聚变实验装置。这是国家大科学装置,是最终解决人类能源问题的重要实验平台。

聚变能由于具有清洁、环保、安全、原材料储量极其丰富等优点,被认为是最终解决人类能源问题的战略能源。而要研究聚变能,需要创造一些超高温、超低温、超强磁场等科学实验条件,全超导托卡马克核聚变实验装置正是创造这些科学实验所需极端条件。

【人造小太阳有什么用】合肥有个“人造小太阳” 长啥样、有啥用
【人造小太阳有什么用】合肥有个“人造小太阳” 长啥样、有啥用

世界上第一个非圆截面全超导托卡马克EAST装置诞生在合肥,由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所建设。

EAST装置,中文名为“东方超环”,俗称“人造小太阳”。EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、托卡马克“Tokamak”四个单词首字母拼写而成,即“先进实验超导托卡马克”,同时具有“东方”的含意。

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它同时具有上亿温度的“超高温”、零下269度的“超低温”、“超大电流”、“超强磁场”、“超高真空”等极限条件,它的成功建设和运行是我国核聚变研究的里程碑式突破。

国家大科学工程EAST装置在高参数下开展稳态实验研究的特长和能力以及取得的特色物理成果,推动我国在稳态磁约束聚变研究方面走在国际前列。

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中科院合肥物质科学研究院院长匡光力告诉第一财经记者,EAST物理实验先后创造多项托卡马克运行的世界纪录。EAST已成为国际上稳态磁约束聚变研究的重要实验平台,为世界聚变研究做出了中国人应有的贡献。

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EAST的成功运行受到国内外专家的高度赞誉,称EAST是世界聚变工程的非凡业绩,是世界聚变能开发的杰出成就和重要里程碑。国际顶尖期刊《自然》和《科学》分别对等离子体所和我国聚变科学家的贡献作出高度评价:“中国创造了聚变历史”、“在这里科学价值得到极大体现”。

目前,合肥研究院依托EAST装置,深入开展磁约束核聚变科学与技术研究,取得多项国际聚变领域重大进展。通过探索EAST高性能稳态运行模式,发展适合未来反应堆的先进运行模式。

近年来,EAST物理实验与工程建设稳步推进,进展喜人。比如,2017年7月,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造了新的世界纪录。2018年7月,实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式和电子温度1亿度等离子体运行等多项重大成果。

EAST装置研发过程中形成的关键技术,跟老百姓未来生活也息息相关。

在EAST装置研制过程中,等离子体所科研人员解决了一系列关键技术问题,自主发展了68项关键技术,形成了多个重大创新点,如大型超导磁体、超高真空、偏滤器、超导导体生产等技术等,填补国内空白,并具有广泛的应用前景。

例如,发展出离子束诱变技术,已应用于农业领域。

合肥研究院科研人员创新地将离子束育种技术应用于农作物品种改良中,如通过离子辐照水稻,选育出一种“脆秆水稻”,这种水稻脆而不倒,易粉碎易降解,对于秸秆还田具有很好的效果。

例如,发展出的大型低温超导技术等,正在应用于癌症治疗装备的研发。

质子和重离子放疗是目前国际公认的最先进的放疗治疗技术,美、欧、日等科技发达国家已相继开展了质子治疗癌症的临床研究。国际大量成熟的质子放疗数据统计显示,通过精准辐射肿瘤剂量,质子加速器能够治疗1/4的癌症病人,正常组织遭受辐射剂量减少60%,实现癌细胞定向爆破,单次手术的治疗过程约8分钟,降低肿瘤二次发作风险,五年存活率高达80%以上。

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