中国新一代「人造太阳」装置「环流器二号M装置」(HL-2M)于4日在成都正式建成并进行了首次放电。HL-2M被誉为目前中国最大规模、参数最高的先进环磁机,其当前的进展为中国大型托卡马克装置(Токамак)以及核融合的自主设计、建造和运行技术奠定坚实基础,且有助于中国实现2050年核融合(核聚变)商业化,加速人类探索未来替代能源的步伐。
HL-2M被称为人造太阳是因为其和宇宙太阳发光发热的原理一样,可理解为两个小质量的原子(氘和氚离子)聚合成一个较大的原子(氦),聚合过程中将释放巨大的能量。HL-2M实现核融合的反应,主要具备了几个关键条件,包括燃料粒子需达到上亿摄氏度高温,有相对高的密度让原子核发生碰撞,以及足够长的能量约束时间等。
HL-2M采用了最先进的结构和控制方式,等离子体积达到中国现有装置的2倍以上,等离子体电流能力提升到2.5兆安倍以上,等离子体离子温度达1.5亿度,足以实现高密度、高自举以及高比压的电流运行。为了完成HL-2M装置,研究团队还研制出国际先进水平的中国首台大型立轴脉冲发电机组。虽然电机组的安装要求精准度非常高,但经过5次的拆装,研究团队成功将误差做到小于0.05毫米。
人造太阳与宇宙太阳的不同在于,人造太阳的可控核融合能够给人类带来取之不尽用之不竭的清洁能源,因此核融合被视为能源问题的终极解决方案。它的离子体中心温度可达到1.5亿摄氏度,是真正太阳的7倍。未来的人造太阳能够解决人类滥用的各种能源污染等问题。
中核集团核工业西南物理研究院的实验室项目负责人李波表示,人造太阳装置的研发已经用了14年的时间,光是全部推倒重来就经历3次,才设计出符合人造太阳运行的关键部位。研究团队表示,这一系列的科研创新、攻坚克难,很大程度归功于中国重视基础科研和自主创新。