中国核融合反应器“人造太阳”，2020年启用，突破2亿度高温

中国製造的核融合反应器「人造太阳」，将于 2020 年启用。研究人员表示，此设备将能达到摄氏 2 亿度，此温度大约是太阳核心温度的 12 倍。如此高的温度能产生核融合反应，并释放出能量。此实验装置名为 HL-2M 托卡马克（Tokamak），这是目前规模最大的托卡马克装置。托卡马克装置是一种核融合反应器，其概念从 1950 年代开始成形，并由苏联科学家命名，为俄语「环形真空磁线圈」（toroidal chamber with magnetic coils）的缩写。正如其名所叙，托卡马克装置是一个环面（torus），在其中极高温的电浆被约束和加压，以进行核融合反应。

在过去的 40 多年，全球约有数百个实验室配置了小型的托卡马克装置。托卡马克装置内部的电浆被磁场限制在内，而这些磁场容易产生缺陷，进而转变成破坏性缺陷。要控制电浆相当困难。科学家对托卡马克装置的研究已花了很长的时间，有些科学家认为这种装置几乎不可能大规模实行，以至于另一种设备「仿星器」（stellarator）宣称要取代托卡马克装置。理论上，仿星器比托卡马克装置更稳定且更不易分解。在 2015 年时，由文德尔施泰因 7-X 仿星器（Wendelstein 7-X stellarator）达成的突破，让科学家对这种新型核融合反应器保持期望。不过从一开始，托卡马克与仿星器这两种装置，是由不同的团队几乎在同时间进行开发的。而文德尔施泰因 7-X 仿星器的突破虽然代表了一个里程碑，但却仍只是非常早期的实验阶段。

中国 HL-2M 托卡马克装置的正式名称为「先进实验超导托卡马克实验装置」（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，EAST）。科学家于 2006 首次运行 EAST，但要让 EAST 顺利运作并非容易之事。到了 2018 年，EAST 首次达到了摄氏 1 亿度，是 2020 年将达到的最高运转温度的一半。某种意义上来说，EAST 是大型电浆核融合反应器的概念证明。在安全的实验室环境下，科学家可以观察托卡马克装置如何运作。由于其设计方式，托卡马克装置倾向会将最热且最有热量的粒子向核心外抛出。这些粒子会立即失去稳定性，并脱离电浆反应区，而且大部分的粒子必须在外部被加热到摄氏 1 亿度。

EAST 本身应能维持这种温度，而其研究人员在过去 13 年来已能在短时间内达到电浆状态。他们现在的目标是要产生更稳定、更持久的电浆反应，以证明该装置能进行核融合反应。未来，该团队希望让托卡马克装置走出实验室，并用于商业能源的生产。

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标签:科学品读科学生命医学

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原文地址《中国核融合反应器“人造太阳”，2020年启用，突破2亿度高温》发布于2020-4-5
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