7000万维持1056秒！中国人造太阳新纪录，清洁能源还远吗

　　12月30日晚，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行。
　　此前我国的EAST也创造了多项的记录，它直径约8米，重400多吨，在十多年的时间内，现后实现了101。2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行、1亿20秒反应等重大突破。目前下一代人造太阳中国聚变工程实验堆（CFETR）已完成工程设计，聚变堆主机关键系统综合研究设施正在建设，预计到2050年实验成功，建设聚变商业示范堆，完成人类终极能源。
　　人类能够发展至今，全凭借太阳对于人类来说几乎无限的能源，动植物固定能量形成了如今的各种化石燃料，人类目前仍主要以化石能源为主，所谓的电能一大半还是火电，是用煤或者天然气烧出来的。太阳能源对人类近乎无限，可是地球的面积很小，所以单位时间内可以形成的能源有限，对现代人类来说稍有不足，主要是分布不均匀、技术发展也不均。
　　大量能源集中在中东和东非地区，可是那里的技术落后，国家发展极度不均衡，而能源的需求又造成能源的供给不均衡，这些主要的产出地却不是主要的应用地。主要的国际市场，亚洲、欧洲、美洲等工业化发达地区，虽然也在用各类新技术探索更深、更难采集的能源，可是因为采集难度高，尚难以形成规模，而那些主要的产出国也需要发展，所以他们会控制能源的开采。
　　于是供给的不均衡导致了如今的能源危机，且传统能源有污染。并不是说如今的能源不足，而是如今的能源有很大的限制。而我们人类自古以来一直享有着一种对于人类来说几乎无限且清洁的能源太阳能。但是限于地球的面积，虽然地球实际上接收到的太阳能源很多，可是很多都用于农牧业生产和野生动植物的生存，加上转化效率低，所以直接的光能应用少。
　　而太阳是靠质量约束核聚变的运行，太阳的质量巨大，在形成的时期物质的撞击、挤压、摩擦形成了内部的高温，物质等离子体化，内部启动了核聚变，核聚变人类早就掌握了，但是却是氢弹那样不可控的核聚变，瞬间释放大量的能量造成极致的杀伤。太阳质量将核聚变束缚在核心，造成太阳有大约11年活动周期，核聚变释放能量太阳膨胀，膨胀后内部压力缩小，核聚变减弱，太阳又缩小。
　　人类知道了太阳核聚变的机理，所以就开始研究下一代的清洁能源，可控核聚变，可是却难以制造出太阳内部那样强大的压力和温度，主要有两种办法，一种是磁约束，一种是惯性约束，我国的EAST就是磁约束，用超导磁体将带电的等离子体束缚在一定的空间，这样形成的高温就不好对设备造成损坏；惯性约束是用激光灯加热，通过向心爆聚被压缩到高温、高密度状态，从而发生核聚变反应。
　　目前人类已经实现过可控核聚变设备输出能源为正，也就是已经可以做到输出能量大于启动核聚变需要的能量，难题是维持可控核聚变在一个较长的时间之内。它未来主要的应用是生产电力，电力因为电磁效应很方便，可以直接用于动力也可以用于加热。唯一的需求就是要运行稳定，需要较长的持续时间。
　　而现如今我国的超导托卡马克核聚变实现了1000多秒的反应时间，那说明距离实用又近了一步。核聚变的好处是装置关了就停，因为核聚变需要高温高压，所以很安全，再者反应只有些自由中子，也很清洁。
　　EAST装置实验运行总负责人龚先祖告诉记者：2021年上半年，我们把电子温度1。2亿摄氏度等离子体维持了101秒，这次我们是把电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体维持了1056秒，注入能量达到1。73吉焦。这是两个不同阶段的目标，千秒等离子体运行的实现，为未来建造稳态的聚变工程堆奠定坚实的科学和实验基础。
　　最大的好处是现如今地球上可用于核聚变的氘、氚等物质虽然含量少，但是如果按照公式换算的话，让人类用个几百年问题不大，几百年人类还没有发展起来，那前途渺茫，可是一旦发展起来，距离地球最近的月球上有大量的氦3，作为轻元素，它也可能被应用于核聚变，月球的氦3够用万年之久。
　　茫茫宇宙，最多的元素就是氢和它的同位素，每颗恒星都有大量的氢元素，恒星的核聚变也会释放大量的氦3元素，所以能实现可控核聚变几乎就等于无限能源。以往总是说再过50年就可以实现，但是似乎新突破并不是很大，而我国这次直接在电子温度7000万下维持1000多秒，无论如何都是巨大的突破。就像专家说的，在2050年前后建设聚变商业示范堆，走到商业示范就离实际应用不远了。