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中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)控制大廳里傳來捷報(bào),正在開展的第16輪EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒等離子體運(yùn)行和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行,再次創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行世界紀(jì)錄。
EAST是由國家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)的“九五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。去年6月,中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體所啟動EAST裝置的升級改造工作,歷時(shí)一年的升級改造全面提升了該裝置性能,并在物理實(shí)驗(yàn)中攻克了穩(wěn)態(tài)高功率加熱、完全非感應(yīng)的高電流驅(qū)動、高精度等離子體實(shí)時(shí)控制、高熱負(fù)荷等離子體與壁材料相互作用等系列技術(shù)難題。 1.2億攝氏度101秒等離子體運(yùn)行的實(shí)現(xiàn),將去年EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的1億攝氏度20秒的世界紀(jì)錄提高5倍,表明EAST裝置綜合研究能力獲得重大突破,標(biāo)志著我國在穩(wěn)態(tài)高參數(shù)磁約束聚變研究領(lǐng)域引領(lǐng)國際前沿。
核聚變能具有資源豐富、無碳排放和清潔安全等突出優(yōu)點(diǎn),是人類未來理想的清潔能源之一。實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的兩大難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)上億攝氏度點(diǎn)火和等離子體穩(wěn)定長時(shí)間約束控制,同時(shí)實(shí)現(xiàn)上億攝氏度等離子體長時(shí)間維持尤為困難,這需要將上億攝氏度等離子體與零下269攝氏度超導(dǎo)磁體、高熱負(fù)荷等離子體與壁材料相互作用、動態(tài)精密控制等多項(xiàng)極端條件同時(shí)高度集成和有機(jī)結(jié)合,難度和挑戰(zhàn)非常大,此前國際上超過1億攝氏度的等離子體運(yùn)行最長持續(xù)時(shí)間為20秒。
4月12日晚,位于安徽合肥科學(xué)島的世界首個全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“人造太陽”獲得重大成果,成功實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行,創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
最大的是中國合肥電子對撞機(jī)。
我國第一座高能加速器——北京正負(fù)電子對撞機(jī),于1988年10月16日首次對撞成功。這項(xiàng)高科技工程是1984年10月7日破土動工的,它包括以下四個主要組成部分:1、電子注入器,2、貯存環(huán),3、探測器及數(shù)據(jù)處理中心, 4、同步輻射區(qū)。
中國正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC),周長將達(dá)到100公里,建成后將是全球最大、能量最高的粒子加速器——?dú)W洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)周長的三倍多,某些方面的功能將是其成千上萬倍。
歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通過埋入地下100米深、總長27公里的超導(dǎo)磁鐵加速并碰撞粒子,可在微觀尺度上還原宇宙大爆炸后的宇宙初期形態(tài),幫助科學(xué)家研究宇宙起源并尋找新粒子,在先前的研究中,歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)已經(jīng)兩次了證據(jù)確鑿地發(fā)現(xiàn)了被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子。
我國正負(fù)電子對撞機(jī)的研究目標(biāo),將是制造和深入研究被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子,王貽芳將CEPC比作“希格斯粒子工廠”。他認(rèn)為目前對希格斯玻色子的研究尚不完備,這影響我們無法更深入地了解物質(zhì)世界的本質(zhì)。而大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)將探索希格斯玻色子機(jī)制、暗物質(zhì)、反物質(zhì)等更多未知領(lǐng)域,有能力模擬宇宙之初情景,或借此揭開有關(guān)宇宙基本組成和發(fā)展的更多謎題。同時(shí)他還認(rèn)為“這樣一個裝置對中國科學(xué)發(fā)展是一個巨大機(jī)遇,讓中國對人類文明有更大的貢獻(xiàn)。”有利于使得中國很多技術(shù)真正走到國際最前沿。
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