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主题:人造太阳千秒级的等离子体 -- 曾自洲

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家园 人造太阳千秒级的等离子体

中国“人造太阳”实现千秒级等离子体运行

新华社合肥12月31日电 2021年的最后一天,中科院合肥物质科学研究院传来消息:12月30日晚,该院等离子体物理研究所有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

近年来,在合肥综合性国家科学中心等相关部门支持下,EAST进行一系列性能升级,本轮实验于2021年12月初开始。

EAST装置实验运行总负责人龚先祖告诉记者:“2021年上半年,我们把电子温度1.2亿摄氏度等离子体维持了101秒,这次我们是把电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体维持了1056秒,注入能量达到1.73吉焦。这是两个不同阶段的目标,千秒等离子体运行的实现,为未来建造稳态的聚变工程堆奠定坚实的科学和实验基础。”

实验装置、实验堆、工程堆是瞄准聚变能商用不可逾越的步骤,经过国际社会70余年的共同努力,核聚变研究已从实验装置进入实验堆和工程堆“篇章”。目前,1兆安的等离子体电流、电子温度1亿摄氏度的等离子体、1000秒的连续运行时间,上述三个条件在EAST上已分别实现。

“千秒量级等离子体运行再次挑战了世界托卡马克纪录,我们全面验证了未来聚变发电的等离子体控制技术,推动其从基础研究向工程应用迈进了一大步。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说。

据科研人员介绍,本轮实验至少持续到2022年6月,EAST科研团队将在未来聚变堆类似条件下,向更高参数稳态高约束等离子体运行等科学目标发起冲击。(记者陈诺、刘美子、屈彦)

咱不懂具体技术,但是通过看到的新闻我觉得千米级的空间站,2030年登月,核聚变的工程堆,应该是有相互关联的。中国的和平崛起有门呀。

家园 第四次工业革命

目前看来是由中国主导的能源革命及航天技术革命

家园 是不是这仨条件一起达到,聚变发电就能实现啦? @fusion -- 有补充

目前,1兆安的等离子体电流、电子温度1亿摄氏度的等离子体、1000秒的连续运行时间,上述三个条件在EAST上已分别实现

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他里面还提了一个数字:

注入能量达到1.73吉焦

==========

@fusion

不知道和上面那仨条件又是啥关系,想来能把能量注入进去也是有助力的,总比背着猪头找不到庙门强是吧😁

看来3个单项分别实现了,下一步就是咋实现3个1+1,最后实现1+1+1了?

加油!!

作者 对本帖的 补充(1)
家园 @fusioner -- 补充帖

@fusioner

名字记错了

见前补充 4691658
家园 今天问了一个电力系统的同学,他说能源的瓶颈主要是储能不行

因为储能不行,很多风电与光伏发电都被废置了。他说地球上1%的风能就够全人类用了

家园 劳逊判据

认为聚变等离子体密度温度和约束时间的积达到一个限制值后,聚变反应就会发生。

以太阳为例,因为等离子体密度大,聚变时温度反而不需要很高。

但目前磁约束聚变装置中等离子体气体密度极低(比空气低几个量级),对温度要求就高。

所谓一亿度和一千秒当然是进步,但还要看密度大小(这个也能从电流大小看出来)。

如果合肥所的三个一如果同时实现,绝对是大进步,国内托卡马克实验就算加入世界第一梯队了。

但即使如此,离聚变发电还远着呢。

下一步就是申请建CFETR,然后做实验。一切十分顺利的话,2050年才会考虑商用示范堆(但看目前国际国内的投入,这种想法太乐观)

家园 世界第一梯队当前是啥情况呢?

一直看到的新闻似乎我们就是世界第一呢,看来不能迷信新闻

ITER还没有建成,美帝又不搞这个

其他家这仨到啥指标了?

家园 细说起来太麻烦

这么说吧:一般说来装置越大越好,加热手段越多越好,参数就容易上去。

欧洲JET,日本JT60U(更大更先进的JT60SA还没彻底建成),美国DIII-D,是一个量级的,都比EAST大,但EAST和韩国的KSTAR是超导线圈,有独到之处,ITER最大又是超导线圈。

论实验参数,我们基本还没法打破美日欧的记录,但往往在某个单项上放卫星,例如这次温度密度不太高时的持续时间。此外我们没做过氘氚实验(欧日美都做过),也就谈不上增益比谁高的问题。

以存量看,欧美日数十年投资和人才积累,是第一梯队,但后继乏力,由于投资减弱,人才也在老化。

以增量看,过去15年国内投入加大不少,年青人比例最高,补课成功,但国际局势复杂且经济增长放缓的情况下,这个投资力度能否持续,也不好说。

通宝推:放牛郎,大眼,
家园 过分强调储能是不对的

中国能源互联网的概念就是在全球上光伏发电,利用各地光照的时差来供能,而不是简单储能。

家园 1.73吉焦能不能说明什么?
家园 说明EAST加热手段不错😊

等离子体温度提升和外部加热手段关系很大。

最早都是欧姆加热,但随着温度提升,加热效率大大下降。

目前一般是电子回旋共振加热ECRH,低混杂波共振加热LHRH,离子回旋共振加热ICRH,这些加热手段。EAST装置这些年ECRH和LHRH越来越好了,加热功率不断提高。

家园 JET最新进展点评一下?

59兆焦!欧核聚变实验创能量输出新纪录

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咱们的新闻里一说就是多少度多少秒,密度还提不成,

但美国激光点火和欧洲这里,人不说上面那些指标,一说就是输出了多少能量

似乎层次比咱高呀:咱这聚变似乎还没开始差那一丢丢呢,人家已经有一丢丢聚变反应有能量输出了

咱还在夸自己家孩子单项考多少分呢,人家说我们已经拿到小奖offer,见到回头钱了的感觉😁

家园 很厉害的

1.美国激光点火NIF和这个没可比性,那是激光(惯性约束)聚变,欧洲联合环JET是环形磁约束(TOKAMAK)聚变。

2.国内目前提多少度多长时间,都是在TOKAMAK装置中约束氕氘的等离子体密度温度和约束时间,并没有实际发生氘氚聚变反应(不注入氚,有放射性)。

3.JET实验中实际发生了氘氚聚变。97年实验中增益比实现0.65,是最高水平(日本JT60U号称1.25,但没发生氘氚聚变反应,只是等效)。之后JET重新升级改造(不改不行,氘氚实验产生中子,在器壁会打出放射性),就不做氘氚实验了。这次是因为ITER在2028要建成了,JET准备做氘氚实验后直接不要了,可能要冲一下增益比。

通宝推:胡一刀,
家园 你好,字都认识,能否再说的更白话一些;

咱们的方案整体是不如美欧日的对不?

家园 是我们目前托卡马克装置

不如欧美日目前的装置大。

装置越大,窗口就越多,可用的加热和诊断手段就多,等离子体参数(无论是密度温度还是控制时间)就越容易冲上去。

通宝推:放牛郎,
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