以太阳2.6倍的温度持续了17分钟！中国的“人造太阳”又创纪录

核聚变能源领域又有新的进展，再次传出振奋人心的好消息！中国科学院的先进超导托卡马克实验（EAST），或称“人造太阳”，保持7000万摄氏度（1.26亿华氏度）长达1056秒，创造了一项新的世界纪录。

上图：中国先进超导托卡马克实验反应堆的环形室。

高温等离子体是许多大规模聚变能源计划的关键部分，这些计划试图复制一些条件，就像太阳温暖着我们的太阳系一样，创造出一个足够强大的聚变反应堆，最终为人类提供安全、清洁的能源。

热可以被看作是原子的一种能量振动，这种振动在超高温度下变得如此极端，以至于原子开始以足够快的速度随机地相互碰撞，将原子核挤在一起，融合在一起，创造出一种新的原子元素。

如果你使用元素周期表下端的轻量原子（就像太阳将氢聚变成氦一样），新原子的重量比原来两个原子的总和还轻，而质量的差异会以热能的形式喷射出来。在太阳的核心，大约2700万摄氏度（4860万华氏度）的温度，每秒将大约6.2亿吨的氢聚变成大约6.16亿吨的氦，将大约400万吨的物质转化为能量。

其中一小部分，最终以电磁辐射的形式到达地球，为我们提供了可见光、紫外线、红外线、无线电波、X射线和伽马射线。如果没有这种慷慨的太阳能礼物，我们所知道的生命是不可能存在的。

像国际热核实验反应堆（ITER）这样的托卡马克式聚变反应堆，显然没有太阳那样的巨大规模和引力，但它们的目标是加热氢原子（特别是氘和氚同位素）到它们开始碰撞在一起，融合和释放都可以获得能量，并在额外的氢原子进入时维持反应。

ITER的目标温度是1.5亿摄氏度（2.7亿 ）。中国的EAST反应堆是ITER项目的关键贡献者，它已经达到了这一目标，在去年5月宣布的单独实验中，温度已经达到1.6亿摄氏度（2.88亿华氏度）持续了20秒，并保持1.2亿摄氏度（2.16亿华氏度）持续了101秒。

最新的实验测试了中国的托卡马克在更长的时间内承受极端温度的能力，它保持了比太阳核心高2.6倍的温度，持续了约1056秒，即17分36秒。之前，还没有人能使高温等离子体维持1000秒，所以这绝对是一个重要的里程碑。

上图：团队成员在中国先进超导托卡马克实验装置的控制室里。持续高温等离子体的世界纪录被打破。

人们很自然地想知道，这样疯狂的温度怎么可能存在于地球上，而不会导致整个托卡马克设施熔融或烧毁。从本质上讲，托卡马克内室的甜甜圈形状是由最耐热的材料内衬的，例如钨和碳。因为如果暴露在数亿度的高温下，这些等离子体也会被破坏，所以过热的等离子体会被挤压到内室中央，利用强大的磁场，尽可能远离墙壁。

然而，最重要的是，这些非凡的温度是在相对于腔室大小的极少量等离子体中实现的，因此能量在到达壁之前迅速消散。

需要说明的是：EAST并没有在这里产生聚变反应，只是一种持续的、过热的等离子体，类似于最终用于产生聚变的那种。因此，在这一点上，它离能量正态还有很长的路要走。托卡马克式聚变离这一崇高目标还有很多年，而横跨全球的ITER项目已经被描述为，有史以来最昂贵的科学实验和人类历史上最复杂的工程项目，因为即使它确实从聚变反应中产生热量，它将释放热量，而不是试图捕捉和利用热量。

事实上，在我们看到一个大型托卡马克装置产生有用的电量之前，我们可能必须等待ITER设施的“演示”级继任者，如欧洲聚变计划的那个。国际热核聚变实验堆的Q值为10 —— 投入50兆瓦的热能，产生500兆瓦的总热输出，欧盟的示范反应堆的目标是投入80兆瓦，产生约2千兆瓦，Q值为25。

不管怎样，人类的努力和进步在不断持续，我们最终会等到那一天的。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！