突破1000秒！中國“人造太陽”又破了（自己保持的）世界紀錄

由中國科普博覽發表于手機遊戲
2022-09-01

簡介1056秒超長脈衝放電（圖片來源：作者提供）1000+秒首次突破，挑戰三大科學難題本次實驗是EAST首次突破千秒大關，想要成功獲得1000秒超長脈衝高溫等離子體，面臨的科學問題非常多，其中最為突出的就是：完全非感應電流驅動、再迴圈與雜質控制

基礎作戰記錄怎麼用

出品：科普中國

製作：王騰（中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所）

監製：中國科學院計算機網路資訊中心

2021年12月30日晚，託卡馬克裝置高溫等離子體執行的世界最長時間紀錄又被打破了！

中國“人造太陽”EAST成功實現1056秒長脈衝高參數等離子體執行，打破了自己保持的411秒最長放電紀錄（原紀錄是2012年6月27日創造的），執行時間首次突破了四位數！

圖片來源：中國科普博覽

新紀錄是怎麼誕生的？又意味著什麼？EAST科研團隊的成員為你講述。

首先介紹一下屢破紀錄的選手——

EAST

“人造太陽”是“核聚變反應裝置”一種通俗的說法，之所以稱它為人造太陽，是因為它的反應原理和太陽一樣。而研究人造太陽的目的，是為了解決人類面臨的能源危機。

概括地說，可控核聚變是在模仿太陽產生能量的原理，目標是以極高的效率產生源源不斷的清潔能源。而根據目前的理論基礎，有幾種實現可控核聚變的方式，託卡馬克就是其中一種，而位於合肥的全超導託卡馬克核聚變實驗裝置，簡稱EAST，是國際上最重要的核聚變研究實驗平臺之一。

不會吧不會吧，不會還有人不知道EAST是什麼吧？

1000+秒放電

，激動人心的時刻

12月30日21時55分，EAST啟動第106915次放電實驗，這次放電的目標是獲得大於1000秒的超長脈衝高溫等離子體，預設放電長度是1057秒，一旦成功將是全新的世界紀錄。隨著60秒倒計時的結束，等離子體成功建立，低雜波電流驅動和電子迴旋也隨後穩定投入。

EAST控制大廳放電實況（圖片來源：作者提供）

之後，便是漫長的等待，將近18分鐘的時間大家目光都緊盯著主控屏，翹首期盼新紀錄的誕生，還有的同事拿起手機紀錄這一激動人心的時刻。22時14分，等離子體順利軟著陸，螢幕上的時長最終定格在了1056。66秒，1000+秒超長脈衝高溫等離子體最長放電紀錄由此誕生，四周響起熱烈的掌聲。

1056秒超長脈衝放電（圖片來源：作者提供）

1000+

秒

首次

突破，挑戰三大科學難題

本次實驗是EAST首次突破千秒大關，想要成功獲得1000秒超長脈衝高溫等離子體，面臨的科學問題非常多，其中最為突出的就是：完全非感應電流驅動、再迴圈與雜質控制、熱與粒子排出等問題。

首先

，超長脈衝等離子體執行依賴於射頻波電流驅動。而EAST恰恰以射頻波加熱方式為主，是目前國際上唯一具備與國際熱核聚變實驗堆（ITER）相同加熱方式，最有能力在粒子平衡時間尺度上實現長脈衝高效能執行的裝置。本次1056秒長脈衝等離子體獲得，EAST低雜波電流驅動和電子迴旋驅動均實現了完全跟隨，提供重要保障。

EAST是目前世界上最先進的核聚變實驗裝置之一（圖片來源：作者提供）

其次

，雜質控制問題也非常關鍵。隨著執行時間尺度的延長，等離子體與壁的相互作用會導致雜質的大量爆發，本次實驗EAST團隊透過鋰注入實現對雜質抑制，保證長脈衝實現。

另外，

時間的延長也會導致大量的熱和粒子累積，需要將其有效排出，EAST先進的偏濾器設計成功解決這一問題。

升級後的EAST的內真空室（等離子體在這裡執行）

1000+秒背後

，協同作戰

EAST作為一個大科學工程，是一項系統工程，1000秒超長脈衝高溫等離子體突破的背後，是多個系統協同作戰。

其中，值得一提的是磁測量訊號漂移問題的解決

。準確的磁測量是等離子體平衡控制的基礎，任何一個小的測量誤差經過1000秒的累積都可能被放大，直至影響到等離子體的控制。本輪實驗之初，EAST團隊等離子體控制組、電磁測量組、實驗執行組等就針對磁測量訊號漂移問題開展相關測試和最佳化工作。經過多方探索和改進，工作組發展了擬合權重模型，實現對訊號漂移的準確扣除，保證了長時間尺度下等離子體控制精度。