你知道国际上空间最大、埋深最深的深地实验室长什么样?在1秒钟的1亿亿分之一的时长里超快光场能完成哪些活动?人类该如何解决终极能源问题?“人造太阳”能源如何产生?

在这里，为您揭晓答案!

由中国科协科学技术传播中心出品，中央广播电视总台影视剧纪录片中心等单位联合制作播出的系列科学纪录片《打开宇宙之门》近期在CCTV-9上映。 本片聚焦一系列我国自主研发的大科学装置，对我国重大科技基础设施进行了科学解读，展示了我国重大科技基础设施建设所取得的成就及这些超级装备所孕育的重要科研成果。

让我们一同走进《打开宇宙之门》第二集《东方超环》，一起看→

第2集 东方超环 

我们生活中使用的能源大多来自煤、石油等化石能源，但是化石能源不仅污染环境，而且迟早会枯竭，风能和水力发电无法普及各地，人类该如何解决终极能源问题呢?答案是核聚变能，核聚变能源会是我们所拥有的最洁净、最环保、最可靠的能源之一。

其实我们一直生活在核聚变环境中。地球上生命赖以生存的最重要的能量来自太阳，而每天照耀大地的阳光，就来自太阳内部核聚变反应所发出的能量。

核裂变是由重的原子核分裂成两个或多个质量小的原子核的一种核反应。原子弹和核电厂的能量来自核裂变，而核聚变则是由两个较轻的原子核结合形成一个较重的原子核的反应，当聚合发生时，能量就被释放出来生成光和热。

在太阳芯部，每秒钟有6亿吨的氢经过核聚变反应变成氦，并释放出3.9乘以10的26次方焦耳的能量，正是这巨大的能源带给了我们光和热。

我们无法把一颗恒星安放在地球上来利用核聚变能，但是我们可以复制出一个类似恒星的环境。

位于安徽合肥的中国科学院等离子体物理研究所就建有一座被称为“东方超环”的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST，也被称为中国的“人造太阳”。

中国科学院合肥物质院等离子体物理研究所研究员龚先祖：“核聚变其实早已实现，(比如)氢弹的爆炸。但要实现可控的核聚变，需要非常苛刻的条件，需要极高的温度、极高的密度，同时希望能够维持很长的时间。”

然而地球上可控物质的最大密度要远低于太阳芯部的密度，而且人造物理环境也很难实现太阳芯部的2500多亿倍大气压的高压。

因此想要让核聚变能够发生，只能制造出比太阳更极端的高温环境——将物质加热到上亿度，成为高温等离子体状态，才能发生核聚变，发出太阳般的光和热。

除此之外，还需要将核聚变反应约束在可控范围内，因为如果不可控就会像氢弹爆炸那样，能量无法利用。而让核聚变可控的主流方法则是磁约束。

龚先祖：“磁约束就是通过线圈产生强大的电流，产生一个磁场，使得等离子体中的带电粒子沿着磁力线运动。”

这个高11米、直径8米、重400吨的庞然大物就是“人造太阳”的主机部分。当聚变原料进入装置后，就会被电离形成高温的等离子体。

在全超导线圈超强磁场的约束下，等离子体在环形腔体内运行，发生着聚变反应，“人造太阳”能源就此产生。

2023年4月12日，“东方超环”成功实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，刷新了此前101秒的世界纪录。长时间稳态运行，为“人造太阳”的实际应用奠定了坚实的科学基础。

龚先祖：“我们希望产生聚变的等离子体，连续存在的时间能够满足未来能源的需求，这是我们的梦想，这是我们的追求。”

一起来看第二集吧！