1056秒！中国の「人工太陽」EASTが最長放電記録を樹立

2021年12月30日夜、トカマク装置の高温プラズマ最長時間運転の世界記録が再び更新されました！

中国の「人工太陽」EASTは、1056秒の長パルス高パラメータプラズマ動作に成功し、自身の最長放電記録411秒（元の記録は2012年6月27日に記録）を更新し、動作時間が初めて4桁を超えました。

画像出典: 中国科学博覧会

新しいレコードはどうやって生まれたのですか?それはどういう意味ですか？ EAST科学研究チームのメンバーが教えてくれます。

パート1

まずは記録を破った選手、EASTを紹介しましょう。

「人工太陽」は「核融合反応装置」の通称です。反応原理が太陽と同じなので人工太陽と呼ばれています。人工太陽を研究する目的は、人類が直面しているエネルギー危機を解決することです。

一般的に、制御された核融合は太陽がエネルギーを生成する原理を模倣し、極めて高い効率でクリーンなエネルギーを安定して生成することを目的としています。現在の理論的根拠に基づくと、制御された核融合を実現する方法はいくつかあり、トカマクはその 1 つです。合肥市にある完全超伝導トカマク型核融合実験装置（EAST）は、世界で最も重要な核融合研究実験プラットフォームの一つです。

まさか、EASTを知らない人はいないですよね？

パート2

1000秒以上の放電、興奮の瞬間

12月30日21時55分、EASTは106915回目の放電実験を開始した。この放電の目的は、1000 秒を超える高温プラズマの超長パルスを得ることです。プリセット放電時間は 1057 秒です。成功すれば世界新記録となる。 60 秒のカウントダウンが終了すると、プラズマが正常に確立され、低ノイズ電流駆動装置と電子サイクロトロンが安定して稼働しました。

EASTコントロールホールでのライブ放電

（画像出典：著者提供）

その後、長い待ち時間がありました。約18分間、全員がメインコントロール画面を見つめ、新記録の誕生を熱心に待ちました。同僚の中には、この興奮の瞬間を記録するために携帯電話を取り出す人もいました。 22:14、プラズマは無事に軟着陸し、画面上の表示時間は最終的に1056.66秒で停止しました。 1000秒を超える超長パルス高温プラズマの最長放電記録が誕生し、周囲から温かい拍手が沸き起こりました。

1056秒の超長パルス放電

（画像出典：著者提供）

パート3

初めて1000秒を超えるブレークスルーを達成し、3つの大きな科学的課題に挑戦

この実験は、EAST が 1,000 秒の記録を突破した初めてのケースです。 1,000秒の超長パルス高温プラズマを成功裏に得るためには、多くの科学的課題に直面する必要がありますが、その中で最も顕著なものは、完全に非誘導性の電流駆動、リサイクルと不純物の制御、熱と粒子の排出などです。

まず、超長パルスプラズマの動作は、無線周波数波電流駆動に依存します。 EASTは主に高周波加熱を使用します。国際熱核融合実験炉（ITER）と同じ加熱方式を持ち、粒子平衡時間スケールでの長パルス高性能運転を最も実現できる世界で唯一の装置です。今回、1056秒の長パルスプラズマが得られ、EAST低ノイズ電流駆動と電子サイクロトロン駆動はともに完全な追従を達成し、重要な保証を提供しました。

EAST は世界で最も先進的な核融合実験装置の一つです。

（画像出典：著者提供）

第二に、不純物管理の問題も非常に重要です。動作時間スケールが長くなると、プラズマと壁の相互作用により不純物が大量に爆発することになります。この実験では、EAST チームはリチウム注入によって不純物を抑制し、長パルスの実現を確実にしました。

さらに、時間が長くなると大量の熱と粒子の蓄積も発生し、これらを効果的に排出する必要があります。 EAST の高度なダイバータ設計により、この問題はうまく解決されました。

EASTのアップグレードされた内部真空チャンバー

（プラズマはここで流れます）

パート4

1000秒以上の舞台裏での共同作業

EAST は大規模な科学プロジェクトとして体系的なプロジェクトです。 1000秒超長パルス高温プラズマの画期的な実現の背後には、複数のシステムの協調動作があります。

その中でも、磁気測定信号ドリフトの問題に対する解決策は注目に値します。正確な磁気測定はプラズマバランス制御の基礎となります。わずかな測定誤差でも、1000 秒の蓄積後に増幅され、プラズマの制御に影響を与える可能性があります。今回の実験の開始時に、EAST チームのプラズマ制御グループ、電磁気測定グループ、実験操作グループは、磁気測定信号のドリフトの問題に関する関連テストと最適化作業を実施しました。多くの調査と改善を経て、ワーキンググループは、信号ドリフトを正確に差し引き、長い時間スケールにわたってプラズマ制御の精度を確保するためのフィッティング重みモデルを開発しました。

EAST磁石測定システムの最適化

パート5

1000秒以上が目標であり、出発点です

EAST は、我が国が独自に設計・構築した、非円形断面を持つ世界初の完全超伝導トカマク実験装置です。 1兆アンペアのプラズマ電流、1億度の高温プラズマ、1000秒の動作時間という3つの主要な科学的目標があります。

EASTデバイス

EAST装置は2006年に建造され、2010年に1メガアンペアのプラズマ電流を動作させ、2018年に初めて1億度の高温プラズマを得、2021年5月には1億2000万度で101秒間、1億6000万度で20秒間の繰り返しプラズマ動作に成功した（中国の「人工太陽」はいかにして新たな世界記録を樹立したのか？

https://mp.weixin.qq.com/s/9bXJcquNPFcQ5lJTiMYFrw）、2021年末までに1000秒以上の動作時間を達成するという3つの主要な科学目標がそれぞれ独立して達成されました。

2010年11月28日、EASTは1mAのプラズマ電流を流した（34128）。

2018年7月11日、EASTは初めて電子温度1億度を超えるプラズマを実現した（78841）

12月31日の朝会で、EAST実験運営総責任者の龔先祖研究員は「成果は過去のものに過ぎない。1000秒は段階的な目標であり、新たな出発点である」と総括した。成功の喜びは未だ色褪せることなく、EASTチーム全員が新たな実験に飛び込み、次の実験目標に向けて努力を続けています。

これまでEASTは合計10万回以上放電してきました。これまでの記録はどれも深い足跡のようなもので、我が国の核融合エネルギーの開発と利用の道のりのあらゆるステップを記録しています。この道の目的地はただ一つ、「中国で最初の核融合エネルギーの灯を灯す」ことだ。私たちは必ず終わりにたどり着くと信じています。

制作：中国科学普及協会

プロデューサー: 王騰

所属：中国科学院合肥物理科学研究所プラズマ物理研究所

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

（この記事で出典が示されている画像は許可されています）

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は中国科学博覧会（kepubolan）に最初に掲載されました。

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