中國科學(xué)界向世界拋出一枚“重磅科技炸彈”——全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。中國科學(xué)院等離子體物理研究所自主設(shè)計(jì)研制的它可以實(shí)現(xiàn)1.6億℃高溫下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行1066秒，刷新人類可控核聚變紀(jì)錄！這一成果被《科學(xué)》雜志譽(yù)為“人類能源史上的里程碑”，也讓中國正式成為全球核聚變研究的領(lǐng)跑者。
在EAST裝置極端的運(yùn)行環(huán)境中，精準(zhǔn)捕獲等離子體的光譜信息是研究的重中之重。面對這一嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，中達(dá)瑞和憑借自主研發(fā)的高分辨率、高幀率內(nèi)置推掃光譜技術(shù)，精準(zhǔn)解析出等離子體的每一條特征譜線。其產(chǎn)品如同置于聚變堆內(nèi)的“火眼金睛”，為這一舉世矚目的能源革命提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐。

什么是EAST人造太陽？

太陽作為宇宙中的光熱源泉，其能量來源于內(nèi)部持續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)。在高溫高壓的極端條件下，氫的同位素氘和氚的原子核能夠克服電荷排斥力，相互融合形成新的、更重的原子核，這一過程會釋放出驚人的能量。EAST人造太陽基于這一原理，通過創(chuàng)造類似太陽內(nèi)部的環(huán)境，使原子核發(fā)生聚變，釋放出巨大的能量，為人類提供一種潛在的、幾乎無限的清潔能源。

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中國能源革命的“里程碑”

可控核聚變被認(rèn)為是未來能源的終極解決方案。1克氘氚燃料通過核聚變釋放的能量，相當(dāng)于燃燒1克煤炭釋放能量的約1000萬倍。與核裂變不同，核聚變不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，也不會生成長壽命的放射性核廢料，因此具有極高的環(huán)境友好性和安全性。

研究難點(diǎn)

●要實(shí)現(xiàn)可控核聚變，需要將等離子體加熱到上億攝氏度的高溫，并且要保持其穩(wěn)定運(yùn)行。在高溫下，離子體容易受到磁場、電流等因素的影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。

●核聚變反應(yīng)會釋放出非常強(qiáng)大的高能粒子，這些粒子像高速子彈一樣不斷撞擊反應(yīng)堆的內(nèi)部材料。這種撞擊會對材料造成嚴(yán)重的損傷，比如讓材料的結(jié)構(gòu)變得脆弱、性能下降，甚至出現(xiàn)裂紋或損壞。同時(shí)，核聚變反應(yīng)還需要在極高的溫度下運(yùn)行，而高溫會讓材料變得更軟、更脆，甚至失去強(qiáng)度。這種雙重挑戰(zhàn)讓現(xiàn)有的材料很難長時(shí)間保持穩(wěn)定和耐用。

●裝置需要長時(shí)間穩(wěn)定工作運(yùn)行才能夠?qū)崿F(xiàn)能源供應(yīng)，目前能夠保持運(yùn)行的時(shí)間還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以達(dá)到商業(yè)化所需的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)

而EAST人造太陽成功打破了記錄——實(shí)現(xiàn)了1億攝氏度下持續(xù)1066秒燃燒，打破了此前自己保持的403秒紀(jì)錄。

此成果為國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）及中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，也極大地加速了其商業(yè)化的進(jìn)程。這一成就也提升了中國在核聚變領(lǐng)域的國際地位，提升了我國在全球能源方面的話語權(quán)。

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中達(dá)瑞和以“硬核科技”點(diǎn)亮“人造太陽”

在EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置的極端運(yùn)行環(huán)境中，需要高光譜相機(jī)對裝置內(nèi)等離子體進(jìn)行光譜信息的采集。中達(dá)瑞和光譜相機(jī)之所以成為不可或缺的"火眼金睛"，源于三大核心技術(shù)優(yōu)勢的協(xié)同突破：

●高幀率捕捉動態(tài)：核聚變過程中，等離子體粒子的運(yùn)動速度接近光速的1%，微觀擾動在百萬分之一秒內(nèi)即可引發(fā)能量逃逸。我們的相機(jī)以每秒3000幀的超高速成像能力，精準(zhǔn)捕捉氘氚離子碰撞、氦灰生成等關(guān)鍵瞬態(tài)過程，為磁場調(diào)控系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐。

● 超高精度分辨率：在1.6億℃高溫下，不同元素（氘、氚、氦等）會發(fā)射特征譜線，其波長差異最小僅0.01納米（相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的十萬分之一）。通過自主研發(fā)的技術(shù)，相機(jī)實(shí)現(xiàn)0.02納米光譜分辨率。

● 內(nèi)置推掃式設(shè)計(jì)：推掃式相機(jī)共分兩種，一種是外置推掃一種是內(nèi)置推掃。其中外置推掃相機(jī)的工作原理為被拍攝的物體或者相機(jī)本身運(yùn)動，邊掃描邊成像。內(nèi)置推掃則為被拍攝的物品和相機(jī)本身都不需要運(yùn)動，推掃過程在相機(jī)內(nèi)部完成。EAST裝置的環(huán)形真空腔體結(jié)構(gòu)嚴(yán)苛限制外部設(shè)備布局，僅有一個(gè)小的固定觀察口，因此外置推掃相機(jī)沒有辦法運(yùn)作。

此次與等離子所深度合作，中達(dá)瑞和為EAST人造太陽量身定制高幀率高分辨率內(nèi)置推掃式光譜相機(jī)，以0.02納米分辨率實(shí)時(shí)“解碼”1.6億℃等離子體的燃燒密碼。在EAST人造太陽的環(huán)形真空腔體外壁，中達(dá)瑞和的內(nèi)置推掃式光譜相機(jī)以毫米級距離凝視著核聚變的烈焰——當(dāng)高能激光或等離子體燃料注入裝置，引發(fā)極端聚變反應(yīng)時(shí)，我們的相機(jī)如同一位“光譜翻譯官”，實(shí)時(shí)捕捉等離子體中各類燃料的光譜“指紋”，精準(zhǔn)判斷燃燒是否充分、能量是否逃逸、雜質(zhì)是否入侵，成功助力了中國首次實(shí)現(xiàn)千秒級高約束運(yùn)行。這不僅是國產(chǎn)高端儀器的里程碑突破，更是中國科技實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的生動實(shí)踐。

中達(dá)瑞和是國內(nèi)領(lǐng)先的集光譜芯片研制、光譜成像產(chǎn)品開發(fā)、高光譜智能解決方案為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)、專精特新企業(yè)。20年來一直聚焦光譜領(lǐng)域，構(gòu)建“高光譜領(lǐng)域芯片技術(shù)+光譜智能設(shè)備＋光譜平臺＋產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，利用光譜+AI技術(shù)為各行業(yè)實(shí)現(xiàn)光譜數(shù)字化、智能化賦能。作為全面堅(jiān)持國產(chǎn)自主研發(fā)的國產(chǎn)光譜品牌，一直致力于打破高端科學(xué)儀器的“卡脖子”的困局。

審核編輯 黃宇