06.09 剛剛!中國首批“人造太陽”磁體支撐產品正式交付

剛剛!中國首批“人造太陽”磁體支撐產品正式交付

6月9日,由中核集團承擔的國際熱核聚變實驗堆(ITER)磁體支撐首批產品在貴州遵義正式交付,將被運往位於法國的國際熱核聚變實驗堆現場,成為進入廠房並進行安裝的首批基礎性部件。

中國國際核聚變能源計劃執行中心主任羅德隆介紹,此次交付的“人造太陽”磁體支撐產品,是ITER重要結構安全部件之一,負責支撐整個熱核聚變實驗堆的核心裝置——磁體,其質量和進度關係到整個ITER裝置的運行穩定性和裝配進度。磁體支撐不僅承載著1萬噸的磁體系統重量,還要承受極端條件下惡劣的工作環境,決定了對設計和製造的高要求。

ITER磁體支撐研發製造任務,由中核集團核工業西南物理研究院承擔。中核集團核工業西南物理研究院院長劉永介紹,自2010年12月以來,他們聯合國內多家企業組成的團隊歷經8年,先後完成了從材料到製造工藝的系列認證,以及ITER磁體支撐採購包的生產製造任務,取得多項關鍵技術的重大突破,最終獲得ITER國際組織的認可,為和平利用核能和人類可持續發展貢獻“中國智慧”和“中國方案”。

劉永表示,中國在包括磁體支撐在內的ITER採購包研製過程中,提升了科技創新能力、高端製造水平、國際項目管理能力和專業技術人才培養能力,為中國聚變堆的建設提供強有力的技術及人才儲備。

刚刚!中国首批“人造太阳”磁体支撑产品正式交付

人造太陽,受控的核聚變裝置

國際熱核聚變實驗堆,英文簡稱ITER,是由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度等七方共同合作建造可實現大規模聚變反應的實驗堆,以解決人類共同面臨的能源問題。由於其原理和太陽發光發熱的原理相似,也被稱為“人造太陽”。

當把裝置內的氣體加熱到上億度之後,它會發生鉅變進而產生巨大的能量。而這種受控的核聚變裝置叫託卡馬克(Tokamak),名字來源於環形(Toroidal)、真空室(Kamera)、磁(Magnet)、線圈(Kotushka)。

人造太陽有上億度的溫度,若要把它裝進普通的容器裡,在頃刻之間就能煙消雲散。於是科學家想到一個辦法——用磁的方法將這團上億度的等離子體火球懸浮起來,在不與容器周邊的材料接觸的條件下,進行加熱、控制,進而成為“太陽”。

然而,現實操作卻異常複雜。

首先,懸浮起這團等離子體的火球不是普通的磁場,而是比地球南北極的磁場還要高兩萬倍以上的一個巨大磁場。

有了磁場還不夠,還要考慮懸浮所需的燃料。好在,這種燃料並不難獲得。

中國工程院院士李建剛院士在一場演講中指出,這種燃料是氫的同位素——氘和氚,它們在海水裡含量大,資源無限豐富。而且聚變之後的產物就是能源中子和氦氣,完全不含其他高放的廢料。從這個角度來說,人造太陽作為資源來說是無限的而且絕對清潔,是可以大規模生產的。

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中國成為推動ITER計劃的重要力量

自2007年加入ITER計劃以來,我國積極推動該計劃的實施,在核聚變研究領域取得了諸多成果,為“人造太陽”貢獻了中國力量。

據悉,中核集團在發展裂變核電技術的同時,堅持發展受控核聚變研究。中核集團核工業西南物理研究院作為我國聚變研究核心基地之一,承擔的ITER技術任務涵蓋了關鍵部件的研發、設備製造、決策管理等領域,在ITER採購包和核聚變國內研發方面取得了多項重大突破。

我國先後建成並升級改造了中國環流器二號A和東方超環(EAST)。

中國環流器二號A裝置是我國第一個大型託卡馬克裝置。所謂託卡馬克,就是用強磁場來約束高溫等離子體,因為任何物質都不能承受核聚變造成的高溫。中國環流器二號A裝置內的等離子體電子溫度已經達到5500萬度,使中國繼美國、日本、歐盟之後,第四個實現等離子體的高約束模式運行。

東方超環則是世界上第一個“全超導非圓截面託卡馬克裝置”。2017年7月3日,EAST首次實現等離子體持續放電101.2秒的高約束運行,創造了世界紀錄。此外,華中科大和中科大兩所高校也建設了自己的實驗裝置。

經過多年努力,我國科學家在國際聚變界的影響力不斷增強,有些技術已成功實現產業化,部分技術實現領跑世界。

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