中新网成都4月4日电 (记者 刘文文)“人造太阳”是什么？为什么要建造“人造太阳”？近日，记者来到中核集团核工业西南物理研究院(简称“西物院”)，与新一代人造太阳中国环流三号“面对面”，探秘大国重器的“前世今生”。
谈及“人造太阳”，首先要提到核聚变。所谓核聚变，就是将两个轻的原子核形成一个重的原子核，这一过程所释放出的巨大能量，远远超过目前广泛使用的化石燃料。
“一升海水里面提取出的聚变燃料氘发生核聚变反应所释放的能量，相当于300升汽油产生的能量。100万千瓦电站一年所需要的燃料，大约是200万吨煤炭，如果用核聚变，只需0.6吨氘就足够了。”核工业西南物理研究院聚变科学所106室主任李波向记者介绍。
因核聚变反应条件苛刻，可在短时间内立刻终止反应，不会产生大规模放射性废物，所以安全性相当高。此外，核聚变过程不会产生温室气体，对环境也十分友好。“可以说，核聚变能是人类目前认识到的最理想的清洁能源之一。”李波说。
事实上，太阳就如同一个巨大的热核聚变反应装置，不断向外辐射能量，向地球输送能源。李波向记者介绍，科学家们通过模拟太阳发光发热的原理，在地球上建造以探索清洁能源为目的的核聚变装置，被形象地称为“人造太阳”。
几十年来，中国一代又一代科学家在可控核聚变领域进行了持续而深入的探索。作为我国最早致力于可控核聚变和等离子体物理研究的专业科研院所，西物院先后建成了在聚变领域具有里程碑意义的三代重要平台，即中国环流一号、中国环流二号和新一代人造太阳“中国环流三号”。
据介绍，中国环流一号装置于20世纪80年代建成，是我国核聚变领域第一个国家大科学工程装置，目前已经退役。近年来，西物院依托中国环流二号、中国环流三号装置继续开展相关研究，取得了诸多成果。
核工业西南物理研究院聚变科学所团委书记、“人造太阳”博士科普团团长郑雪介绍，中国环流二号装置于21世纪初建成，它创造了很多“中国首次”，为我国核聚变研究从原理探索到大规模装置实验的跨越式发展奠定了坚实的基础。
图为核工业西南物理研究院内的中国环流二号装置。刘文文摄
备受瞩目的新一代人造太阳“中国环流三号”于2020年建成，是目前我国规模最大、参数最高的先进托卡马克装置。据介绍，中国环流三号总高8.39米，直径8米，等离子体离子温度可达1.5亿度，是太阳核心温度的10倍。
图为新一代人造太阳“中国环流三号”，该装置是我国规模最大、参数最高的先进托卡马克装置。刘文文摄
郑雪称，中国环流三号是一个正在成长的“青少年”，已经取得不少成绩。2022年10月，环流三号装置等离子体电流突破115万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。2023年8月，中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录。
除了鼎鼎大名的中国环流二号、中国环流三号，记者还在西物院看到许多“人造太阳”的辅助装置。其中一台绿色“大家伙”十分引人瞩目，它就是为满足中国环流三号特定需求而建造的我国首台大型立式脉冲发电机组，被誉为人造太阳的新型“充电宝”。
图为大型立式脉冲发电机组，被誉为人造太阳的“充电宝”。刘文文摄
郑雪告诉记者，人造太阳属于脉冲式运行，如果直接从电网取电，会对电网造成很大冲击。为此，科学家们建造了立式脉冲发电机组，提前把电网的电能储存在发电机组，当人造太阳需要时再向其输送电能，保证其正常运行。
中国环流二号、中国环流三号、脉冲发电机组……这些国家大科学装置及其辅助设施，凝聚了新老聚变科学家们的心血，蕴含着许多探索前沿聚变能源的故事。
如今，西物院的可控核聚变研究在一次次试验、一组组数据、一个个部件中有序推进。科学家们相信，总有一天可以用核聚变能点亮万家灯火。“到那个时候，天上飞的、地上跑的都可以使用核聚变能源。”郑雪说。(完)
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