圖為新一代“人造太陽”HL—2M。

王大江攝

日前，在中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院，隨著倒計時歸零，大屏幕上一陣強(qiáng)光閃過，數(shù)據(jù)分析小組傳來了好消息：我國新一代“人造太陽”HL—2M等離子體電流突破1兆安培，創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運行新紀(jì)錄。這標(biāo)志著我國向可控核聚變點火邁進(jìn)了重要一步，躋身國際第一方陣，技術(shù)水平居國際前列。

中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所副所長、HL—2M實驗負(fù)責(zé)人鐘武律表示，衡量核聚變裝置及核聚變研究水平有3個參數(shù)：燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間，只有3個參數(shù)的乘積超過特定數(shù)值，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的核聚變。

鐘武律進(jìn)一步解釋，所謂“人造太陽”是一種通俗的說法，其基本原理是：核聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核的核反應(yīng)過程，在這個過程中會釋放出巨大的能量。太陽之所以能夠持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，是因為它時刻發(fā)生著核聚變反應(yīng)。“托卡馬克”是進(jìn)行可控核聚變研究的主流裝置，其利用強(qiáng)磁場把上億攝氏度的等離子體長時間控制在真空容器里，并使聚變反應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)地進(jìn)行。由于它產(chǎn)生能量的原理與太陽相似，也被人們形象地稱為“人造太陽”。

據(jù)了解，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院作為我國“熱堆、快堆、聚變堆”核能發(fā)展三步走戰(zhàn)略中聚變堆研發(fā)的核心單位，是我國參與國際熱核聚變實驗堆(ITER)重要技術(shù)支撐單位，先后發(fā)展了多種類型的磁約束聚變研究裝置。

鐘武律說，1984年中國環(huán)流器一號(HL—1)的建成，是中國核聚變研究史上的重要里程碑，也是中國可控核聚變領(lǐng)域的第一座大科學(xué)工程裝置，它為中國自主設(shè)計、建造、運行聚變裝置積累了豐富經(jīng)驗。2020年12月4日，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院自主設(shè)計、建造的新一代“人造太陽”建成并實現(xiàn)首次放電，被兩院院士評為“中國十大科技進(jìn)展新聞”。 2022年，新一代“人造太陽”團(tuán)隊獲“中國青年五四獎?wù)录w”榮譽稱號。

“我們的‘托卡馬克’裝置其實就是在一個大型真空容器里面注滿氣體，然后把氣體電離變成等離子體，再用強(qiáng)磁場把帶電粒子控制住，讓它在真空容器里面懸浮起來。”鐘武律說，要讓未來的“托卡馬克”穩(wěn)定運行，等離子體電流強(qiáng)度必須要在1兆安培。

HL—2M作為我國先進(jìn)磁約束核聚變實驗研究裝置，是我國目前規(guī)模最大、參數(shù)能力最高的“托卡馬克”裝置，其等離子體電流強(qiáng)度可達(dá)2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達(dá)1.5億攝氏度，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度、高比壓、高自舉電流運行。

鐘武律表示，未來HL—2M將繼續(xù)有條不紊開展后續(xù)實驗工作，沖擊更高的等離子體電流強(qiáng)度和離子溫度等參數(shù)，全面提升核聚變?nèi)齾?shù)，實現(xiàn)我國“人造太陽”研究新的飛躍。