在可控核聚變領(lǐng)域，中國再次取得重大突破。中核集團核工業(yè)西南物理研究院自主研發(fā)的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”，近日實現(xiàn)了原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度的國內(nèi)首次突破，這一成就標(biāo)志著中國聚變研究邁入了燃燒實驗的新階段。

“中國環(huán)流三號”作為我國自主研制的可控核聚變大科學(xué)裝置，其運作原理與太陽發(fā)光發(fā)熱相似，因而被譽為新一代人造太陽。這一裝置所追求的聚變反應(yīng)，不僅能量釋放巨大，而且聚變資源儲量豐富，主要產(chǎn)物更是清潔安全，因此被視為“人類未來的理想能源”。

中國可控核聚變里程碑！新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”雙億度突破

在此次實驗中，“中國環(huán)流三號”不僅創(chuàng)造了我國聚變研究的多項新紀(jì)錄，還涌現(xiàn)出了一批原創(chuàng)性、前沿性、突破性的成果。其中，自主研制的高功率微波回旋管成功投入運行，最高注入功率達(dá)2.5MW，實現(xiàn)了電子溫度1.6億度的突破。同時，兩套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高功率中性束注入加熱系統(tǒng)也建成并投運，單條束線最大功率達(dá)7兆瓦，使中國在聚變領(lǐng)域躋身國際第一梯隊。

中國環(huán)流三號還首次提出并實現(xiàn)了提高芯部能量約束的新方法，成功抑制了制約原子核溫度提升的芯部磁流體不穩(wěn)定性，攻克了多項技術(shù)難題，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了原子核溫度超過1億度的可重復(fù)放電。這一成就標(biāo)志著中國聚變裝置運行的綜合水平已經(jīng)穩(wěn)居世界前列。

在聚變堆堆芯億度級溫度和等離子體密度的精準(zhǔn)測量方面，中國環(huán)流三號也取得了顯著進展。自主研制的國際首套三光柵精密光譜儀及緊湊型湯姆遜散射多色儀等核心裝備，系統(tǒng)性突破了多項核心技術(shù)壁壘，部分關(guān)鍵技術(shù)甚至入選了國際學(xué)術(shù)組織的聯(lián)合實驗課題。

中國環(huán)流三號的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”——聚變裝置控制系統(tǒng)（CODIS）也已經(jīng)在國內(nèi)外10余家科研院所和高校的聚變裝置中得到廣泛應(yīng)用，為未來聚變堆提供了強健有力的“中國芯”。

在原創(chuàng)核心技術(shù)方面，中國環(huán)流三號同樣取得了顯著成果。原創(chuàng)的超聲分子束聚變加料技術(shù)不僅實現(xiàn)了技術(shù)升級，還發(fā)展了矢量注入及混雜注入原創(chuàng)性技術(shù)，為聚變裝置的高參數(shù)運行提供了有力保障。該技術(shù)已立項ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，成為中國在核聚變領(lǐng)域制定國際標(biāo)準(zhǔn)的又一重大創(chuàng)舉。

“中國環(huán)流三號”于2020年建成，總高8.39米，直徑8米，是我國自主研制的可控核聚變大科學(xué)裝置，也是我國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置。其能量產(chǎn)生原理與太陽發(fā)光發(fā)熱相似，因此被稱為新一代人造太陽。

可控核聚變作為面向國家重大需求的前沿顛覆性技術(shù)，具有資源豐富、環(huán)境友好等突出優(yōu)勢，是能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一。根據(jù)我國核工業(yè)中長期發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)，到本世紀(jì)中葉，要實現(xiàn)核聚變能的應(yīng)用。

自主研發(fā)并成功應(yīng)用多型國際一流的聚變研發(fā)核心裝備

自主研制的高功率微波回旋管成功投入運行，最高注入功率達(dá)2.5MW，掌握了穩(wěn)定獲得電子內(nèi)部輸運壘的控制技術(shù)，實現(xiàn)電子溫度1.6億度。

建成并投運2套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高功率中性束注入加熱系統(tǒng)（提升原子核溫度的核心設(shè)備），單條束線最大功率達(dá)7兆瓦，躋身國際第一梯隊。

成功突破高壓電源的多項核心技術(shù)，自主研制的高壓電源最高可實現(xiàn)120kV的直流輸出，精度優(yōu)于1%，總體技術(shù)達(dá)到國際先進水平。

首次提出并實現(xiàn)提高芯部能量約束的新方法

獨創(chuàng)性探索了芯部能量約束調(diào)控方法，成功抑制了制約原子核溫度提升的芯部磁流體不穩(wěn)定性，攻克了電流剖面及密度剖面控制等技術(shù)難題，在國內(nèi)首次實現(xiàn)原子核溫度超過1億度的可重復(fù)放電，標(biāo)志著中國聚變裝置運行的綜合水平穩(wěn)居世界前列。

高效解決聚變堆堆芯億度級溫度和等離子體密度精準(zhǔn)測量的核心難題

自主研制的國際首套、精準(zhǔn)度2倍于國際同行的三光柵精密光譜儀及緊湊型湯姆遜散射多色儀等數(shù)十余套核心裝備，系統(tǒng)性突破了高時空分辨率、強抗輻射干擾、毫秒級動態(tài)響應(yīng)等困擾聚變大科學(xué)裝置診斷測量的核心技術(shù)壁壘，部分關(guān)鍵技術(shù)入選國際學(xué)術(shù)組織ITPA診斷國際聯(lián)合實驗課題。

關(guān)鍵“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”實現(xiàn)廣泛應(yīng)用

自主研發(fā)的聚變裝置控制系統(tǒng)（CODIS）已在國內(nèi)外10余家科研院所和高校的聚變裝置得到應(yīng)用，為未來聚變堆提供強健、有力的“中國芯”。

原創(chuàng)核心技術(shù)走出國門

原創(chuàng)超聲分子束聚變加料技術(shù)并實現(xiàn)技術(shù)升級，發(fā)展了矢量注入及混雜注入原創(chuàng)性技術(shù)，保障聚變裝置高參數(shù)運行的調(diào)控需求。該技術(shù)已立項ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，成為中核集團西物院熱氦檢漏技術(shù)獲批發(fā)布世界核聚變領(lǐng)域首項ISO標(biāo)準(zhǔn)后的又一重大創(chuàng)舉。