1月14日,位于安徽合肥的由中国科学院合肥物质院等离子体所建设运行的国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统”的关键子系统“偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台”完成测试,该平台的关键设施——超导直线等离子体装置“赤霄”全面建成并开始投入运行。经专家组现场测试,该装置最大粒子流大于10的24次方每平方米每秒,单次放电时间超过1000秒,最高中心磁场高于3特斯拉,是目前国际上综合参数水平最高的直线等离子体装置。
据了解,地球上的物质,大多以固态、液态、气态为主,但在宇宙中,99%的物质都以等离子体态存在。太阳也是由氢和氦的等离子体构成的,太阳内部每时每刻在发生氢核聚合成氦核的过程并释放巨大的能量,为地球的万物生长提供光和热。
模仿太阳发光发热的反应原理,人类致力研究可控核聚变,开发利用核聚变能源,也被称作“人造太阳”,超导托卡马克目前已成为聚变研究的主流方向。在托卡马克内部有与太阳类似的等离子体反应机制,但研究“人造太阳”存在一系列重大技术挑战,例如,聚变堆边界等离子体会损伤第一壁,产生的杂质会污染芯部等离子体,影响装置稳定运行。寻找能承受亿度高温等离子体粒子流冲击的“超级材料”,并对材料服役性能考核,掌握其服役寿命关键数据,用于制作“人造太阳”的“炉壁”,是重中之重。
未来聚变反应堆要长时间运行输出能量,其内部“炉壁”材料研发难度极大,需要极端的模拟实验工况,利用“赤霄”装置模拟未来聚变堆边界等离子体,开展等离子体与材料相互作用研究,将加速聚变堆材料研发,为未来聚变堆建设提供有力材料支撑平台,服务于全球的核聚变能源研究。
超导直线等离子体装置的建成,既为聚变堆壁材料及部件的研发与测试提供了世界一流的实验条件,也为国内外材料科学、等离子体物理等相关领域提供了一流研究平台。
(文章来源:央视新闻)