太陽(yáng)是地球最大的能量來(lái)源，它的表面溫度約6000攝氏度，內核溫度約1500萬(wàn)攝氏度，像一個(gè)熊熊燃燒的大火球，每秒鐘散發(fā)出相當于1億億噸煤炭燃燒產(chǎn)生的能量。
“太陽(yáng)為什么能產(chǎn)生這么大的能量?因為它的內部持續不斷地在發(fā)生核聚變反應。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所王騰博士說(shuō)，如果想要在地球上實(shí)現可控核聚變反應，造出“人造太陽(yáng)”，需要實(shí)現1億攝氏度的等離子體、1000秒的連續運行時(shí)間和1兆安的等離子體電流，這些都是難度巨大的科技挑戰。
高11米、直徑8米、重400多噸，站在有“人造太陽(yáng)”之稱(chēng)的全超導托卡馬克核聚變實(shí)驗裝置(EAST)面前，記者產(chǎn)生了深深的好奇：這里曾實(shí)現了1億攝氏度的20秒等離子體運行，是如何做到的呢?
“EAST像一個(gè)圓環(huán)形的‘大罐子’，在它的內部集成了‘超高溫’‘超低溫’‘超高真空’‘超強磁場(chǎng)’‘超大電流’等極端環(huán)境。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(cháng)、等離子體物理研究所所長(cháng)宋云濤說(shuō)，能將這些尖端技術(shù)“熔于一爐”，充分體現了一個(gè)國家的綜合科技實(shí)力。
為了實(shí)現1億攝氏度高溫，科學(xué)家使用了多種加熱手段，其中一種就是微波加熱。“家用微波爐的功率是500瓦左右，而EAST用了4種大功率加熱系統，總功率34兆瓦，相當于家用微波爐的數萬(wàn)倍。”王騰說(shuō)，不僅如此，地球上最耐熱的材料也只能承受幾千攝氏度，為了承載上億攝氏度的高溫等離子體，科學(xué)家用磁場(chǎng)做成“籠子”，而EAST內部的磁場(chǎng)強度達到地球磁場(chǎng)強度約7萬(wàn)倍。
為了達到強磁場(chǎng)，“人造太陽(yáng)”還需要超過(guò)12000安培的超大電流，而承載大電流的線(xiàn)圈工作在零下269攝氏度的超低溫度，就在距離1億攝氏度高溫約1米遠的地方，那就需要實(shí)現地表大氣壓約一千億分之一強度的“超高真空”以“隔熱”。
這些極端環(huán)境，讓“人造太陽(yáng)”成為一個(gè)“超難”的集合體。
“讓1億攝氏度超高溫和零下269攝氏度超低溫近距離共存，這是世界上沒(méi)人做過(guò)的事情，可以說(shuō)困難無(wú)處不在、天天遇到。”中國工程院院士李建剛介紹，他與團隊在研究“人造太陽(yáng)”的20年里，至少遇到5萬(wàn)次失敗的實(shí)驗。
“但幸福真的是一點(diǎn)點(diǎn)干出來(lái)的!”李建剛說(shuō)，一年365天，科研人員幾乎天天泡在實(shí)驗室，從幾百萬(wàn)攝氏度到上千萬(wàn)攝氏度，從三千萬(wàn)攝氏度、五千萬(wàn)攝氏度到上億攝氏度，他們獨立發(fā)展出60多項關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng )造出一系列引領(lǐng)國際的技術(shù)參數，讓EAST大科學(xué)裝置屹立在世界的東方。
一代代科研工作者自立自強、勇攀高峰的精神內核，支撐起中國“人造太陽(yáng)”的強大內核。
據了解，若要“人造太陽(yáng)”產(chǎn)生的能源能為人類(lèi)所用，穩態(tài)長(cháng)脈沖等離子持續放電的時(shí)間要達到1000秒以上。“我們的夢(mèng)想是，點(diǎn)亮世界上第一盞核聚變發(fā)電的燈。”
