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核聚变能由于资源丰富和无污染,被科学界认为是最有希望彻底解决能源和环境问题的根本出路之一。中科院专家指出,我国自21世纪初正式参加国际热核实验堆ITER计划后,经过十多年的努力,核聚变科研能力、重要部件制造工艺能力、工程建造能力、大科学工程管理能力等均已达到国际先进水平,具备建设自主产权聚变工程实验堆的能力。
在开发核聚变能被人们形象地称为“人造太阳”的路上,中国已从“追赶者”、“并跑者”,成长为具备强大国际输出能力的“领跑者”。科学家们数十年艰辛“逐日”,就是盼望核聚变能点亮的第一盏灯在中国。
核聚变能:清洁无限的能源希望
煤炭、天然气、石油等化石能源最终将会枯竭,人类未来的命运聚焦在寻找更加持久的清洁能源上,核能成为人们寄予厚望的未来能源之一。核能分为核裂变能与核聚变能,前者已经被人类利用发电,但核裂变堆多采用铀、铯等放射性物质作为燃料,这些物质蕴藏有限,还会产生强大的辐射,放射性核废料的处理也是难题。核聚变能与太阳产生能量的方式相同,都是由原子核聚变放出巨大能量。在地球上,人类也早已实现了核聚变——氢弹爆炸。但氢弹是一种武器,爆炸时会在极短的时间内释放出极大的能量,从而在一定范围内产生毁灭性的后果。
如果氢弹的爆炸过程被人为地大大减缓,如果爆炸产生的能量被缓慢而稳定地输出,转化为电能,那氢弹就不再是屠戮生灵的武器,而成了泽被百姓的一个能源库——人造太阳。
因此,人造太阳又被称为“可控热核聚变”。科学家们介绍,它的特点是产生过程中辐射可忽略不计,从储量丰富的海水中提炼氢的同位素氘、氚作为燃料,不会带来污染物。
据预测,每一升海水中所蕴含的氘如果提取出来,发生完全的聚变反应,能释放相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算,根据目前世界能源消耗水平和海水存量,核聚变能可供人类使用数亿年。
与国际空间站研究、欧洲加速器、人类基因组测序研究等项目一样,该领域的研究也是一个国际科技合作项目。美、法等国在20世纪80年代中期发起了国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,为人类输送巨大的清洁能量。中国于2003年加入ITER计划,成为七方成员之一,承接整个计划9%左右的采购包任务,并享受全部知识产权。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位。
我国已具研发和建设自主核聚变工程实验堆能力
“当中国宣称要用2000万美元建造全超导核聚变实验装置,国际学界没有人相信。”中国工程院院士李建刚想起十多年前依然记忆犹新。
1998年中国科学院等离子体研究所成立EAST团队,目标是建设世界首个全超导核聚变实验装置EAST,它的中文名字“东方超环”寄予着中国科学界的巨大期望。为此,中科院等离子体所成立了12个研究室,两个技术支撑中心,攻克装置建设过程中的一个个拦路虎。
“是一种精神、一种事业的快乐,支撑起了这些人。”李建刚说:“这个项目如果没做好,我们觉得愧对整个国家,愧对整个社会。”
2006年9月,中国自主设计建造的世界首个全超导非圆截面核聚变实验装置EAST建成,并完成了首次成功放电,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。与国际同类实验装置相比,它在当时获得四项世界“第一”,即使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快。
EAST在近年来取得了一系列处于国际领先地位的实验成果,“现在每年上千人次的国外科学家来我们所开展国际合作。而10年以前,都是我们远赴国外跟人家学习。”中科院等离子体所常务副所长宋云涛说。
不过,在开发利用核聚变能的漫漫“路途”中,EAST还是一个用于科学实验的装置。“经过十多年的努力,我国在科学研究、工程技术、人才培养和管理经验上已达到国际一流水平,具备以我为主、通过广泛国际合作,进一步建设本国核聚变工程实验堆的能力。”中国工程院院士李建刚说。
我国在ITER计划中承接9%的采购包任务。截至目前,科学家攻克了采购包任务中遇到的所有技术难关。中科院等离子体所副所长宋云涛介绍,我国交付ITER计划的采购包部件实现了100%国产化,而且全部一次性100%合格,并按期交付。ITER组织两任总干事对中方的评价都是“中国在采购包的研发、生产方面领先于各方”。与此同时,我国自主建造的中科院等离子体所东方超环(EAST)等装置已使我国可以与国际一流的核聚变实验室平等交流、对话。
我国承担ITER任务的一级制造企业总共有20多家,在ITER和国内核聚变实验装置建设阶段这些企业实现了从无到有、从有到强的工艺和建造技术跨越,不只填补了国内空白,还进入国际领先行列。
从人才培养来看,现在全球各聚变实验室几乎都有我国的科研人员。ITER组织中方人员数量在七方成员中仅次于欧盟,占据第二。我国在国际化大科学工程管理方面也完成了积累。在ITER组织及其下属各个重要机构,中方都有人员担任过重要职务,发挥着领导作用。
“人造太阳”距离商用还有多远
ITER计划于2021年建成,2027年全面开始以氘、氚燃料为主的实验堆实验。
据了解,在科技部组织下,“中国核聚变工程实验堆CFETR设计”项目2015年已经完成工程概念设计,这在国际上形成了很大的反响,世界聚变研究发达国家美国、德国、法国、意大利等都和我国建立了密切的联系,全面参与CFETR的联合设计。俄罗斯同行也表示未来更加深入参与CFETR计划,一个以我为主的国际合作已现雏形。
CFETR相较于目前在建的ITER,目标是更进一步掌握和完善未来建设商用示范堆所需的工程技术。科学家们认为,建设CFETR需要二十年左右时间,如果它能成功实施将是我国自主设计、研制,以我为主、有广泛国际参与的重大科学工程项目,将促使我国引领未来世界聚变能研究,为人类科技发展做出更多中国人应有的贡献。
据介绍,核聚变工程实验堆之后是核聚变示范堆的建设和试运行,大概还需要10到20年的时间,此后真正商用还要有一定的物理运行期。如此算来,核聚变能为人类广泛造福的时代来临,估计要到21世纪中叶以后。
“我这一辈子,大约做了将近二十万次‘人造太阳’的实验,有将近四万次失败了。这是一个非常漫长的过程。尽管目前我们在核聚变实验装置上实现了一百秒放电,但离一千秒、一万秒,离无限量商用还很远,但是我们会一直往下走。”55岁的李建刚院士说,“我的梦想就是在有生之年,有一盏灯泡被核聚变能点亮,这一盏灯泡一定要在中国!”
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作为清洁、稳定的能源,核能在过去半个世纪贡献了全球近一半的低碳电力,为维护世界能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。当前,核能也是我国优化能源结构、保障能源安全,实现“双碳”目标的重要力量。从“一堆一器”到“核能三步走”,中国核工业走过了艰苦卓绝、光辉灿烂的
《中国能源报》记者近日近距离参观了我国三代“人造太阳”装置——中国环流一号、二号、三号,切身感受到了近年来我国核工业科技的飞速发展,并了解到核能三步走战略对于保障我国能源安全的重要意义。“核聚变反应的主要原料是氘和氚,而氘在海水中的含量非常丰富。若从一升海水中提取出氘,在‘人造太
六天三地,跨越近5000公里。近日,一场中国核工业的追寻之旅展开。今年是我国第一颗原子弹成功爆炸60周年,明年1月15日是核工业创建70周年。为进一步贯彻落实习近平总书记对核工业重要指示批示精神,更好地传播宣传核工业、核科学,弘扬“两弹一星”精神,今年1月15日,中核集团启动了“大国底气从核来
3月19日,中核集团召开新闻发布会,公布了第一批向全球开放的科研设施及试验平台。此次宣布开放的设施包括新一代“人造太阳”的中国环流三号(HL-3)实验装置、紧凑型质子回旋加速器等10个项目。(来源:微信公众号“能源评论首席能源观”文/丁文影)何为“人造太阳”?目前,人类已知核聚变的模式有
据CNBC报道,多年来科技公司和硅谷亿万富翁一直在向核能投资,将可持续能源视为绿色转型的关键。现在,他们有另一个动机来推广核能:人工智能。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)尽管生成型人工智能以闪电般的速度增长,但核电项目受到严格监管,进展缓慢。这引发了人们的疑问,即核能的进步是
今年全国两会期间,“可控核聚变”的声音出现在首场“部长通道”。“到2025年,中央企业战略性新兴产业收入的占比要达到35%,在类脑智能、量子信息、可控核聚变等方面要提前布局。”国务院国资委主任张玉卓表示。所谓核聚变,即将两个轻元素,融合成一个更重的元素,释放出大量能量的过程。由于这个过
可控核聚变被认为是未来能源的发展方向。在近年来大火的《流浪地球》等科幻作品中,不乏可控核聚变的身影。回归现实,近年来,国内外的可控核聚变研究也频获进展,令人振奋。那么具体到何时才能使用上可控核聚变?目前对于可控核聚变的研究还有哪些问题亟待解决?就上述问题,在今年全国两会期间,记者
在京召开的全国两会上,全国政协常委、民革四川省委会主委欧阳泽华建议,布局重大科技基础设施,支撑可控核聚变领域颠覆性创新及产业化发展。2023年以来,国务院国资委启动了实施未来产业启航行动,明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。欧阳泽华谈道,目前我国已在相关领域取得显著进展,全超导托
先进小型模块化反应堆、第四代核能系统以及热核聚变堆是全球先进核能技术研发焦点,是各国抢占先进核能技术制高点的关键领域。七部门日前联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确提出,聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域,打造“采集一存储一运输一应用”全链条的未来能源装备
2月6日,国际热核聚变实验堆(ITER)组织正式确认将托卡马克核心安装标段真空室模块组装合同授予中核工程联合体团队,中核二三作为联合体主要成员单位,成功承接托卡马克核心安装标段真空室模块组装任务。真空室模块组装是将三大部件真空室、冷屏和环向场线圈在装配大厅进行集成组装后,整体吊装到托卡马克
12月29日,以“核力启航聚变未来”为主题的可控核聚变未来产业推进会在蓉召开。由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立。会上,中国聚变公司(筹)举行揭牌仪式,第一批未来能源关键技术攻关任务正式发布,对于创新协同推进聚变能源产业迈出实质性步伐具有重要的里程碑意
科学家们有个大胆的设想,要在法国设立一个核聚变实验堆,模仿太阳制造能量的过程mdash;mdash;将氢同位素合并成氦,释放出取之不竭的核能。这个聚变反应堆叫国际热核聚变实验堆(ITER),ITER装置是一个超导托卡马克聚变装置,也叫“人造太阳”。所谓托卡马克,就是用强磁场来约束高温等离子体,因为任
2016年4月17日上午8时30分,随着装载脉冲高压变电站(PPEN)首台主变压器的货轮缓缓驶离天津临港,驶向ITER组织所在地法国,标志着ITER计划中方首个超大部件正式发运。提供脉冲功率的高压智能主变压器按照ITER总体设计要求,脉冲高压变电站(PPEN)首台主变压器为400KV高压智能主变压器,容量为300MVA
2014年7月30日至8月1日,ITER计划无功补偿及滤波系统采购包最终设计评审会议在北京成功召开。最终设计评审是采购包执行过程中的重要事件,共有约60人参加了本次最终设计评审会议,来自ITER组织电源部门的处长Ivone BENFATTO先生担任本次会议的主席,ITER组织总工程师Sergio ORLANDI担任本次会议的最终批准人,各位评委分别来自ITER组织、意大利CONSORZIO RFX研究所、中科院合肥等离子体物理研究所、南方电网科学研究院等中外著名聚变及电力研究机构。中方代表主要包括来自中国国际核聚变能源计划执行中心、荣信电力电子股份有限
科技部9月18日公布了《科技部基础研究司关于发布国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年项目申报指南的通知》(以下简称《通知》),《通知》指出,根据国家磁约束核聚变能发展研究专项(ITER计划专项)总体工作安排,科技部将继续部署国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年度研究项目。据了解,上述部署的申报项目中,包括EAST长脉冲高功率NBI的关键技术和实验研究、利用多功能内部线圈控制ELM和RWM的关键技术和实验、大功率电子回旋共振加热新技术研究、HL-2A装置高能量粒子物理研究、长脉冲条件下高热负荷的有效控制关键技术和实验研究、高性能托卡马克芯部等离
7月19日,中国国际核聚变能源计划执行中心(ITER中心)在北京召开ITER计划磁体电源设备采购说明会,国内20多家电力设备制造企业参加了会议。该说明会标志我国承担的ITER计划磁体电源设备采购制造任务开始进入实施阶段。ITER中心副主任罗德隆介绍了ITER计划的总体情况和实施进展;相关管理人员和技术专家介绍了我国承担的磁体电源系统采购任务的具体物项和技术要求。国际热核聚变实验堆计划简称ITER计划于1988年启动。2007年,随着包括中国在内的ITER国际聚变能组织成立,ITER计划进入了装置建造阶段。根据我国和ITER组织达成的协议,我国将承担IT
新华社巴黎11月27日电(记者卢苏燕)国际热核聚变实验堆(ITER)计划有时也被称为"人造太阳"计划,这是因为它产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样,其主要目的是从科学和技术上证明商业开发核聚变能源的可行性,为人类开发洁净新能源扫平道路。 ITER计划由当时的苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根于1985年联合倡议,并由美国、苏联、日本和欧盟共同启动。然而,这一计划曾因种种原因搁浅,美国也曾一度退出。近年来,随着能源危机的加重,出
本世纪中叶核聚变能可实现应用——访全国政协委员、中核集团核聚变领域首席专家段旭如在科幻作品中,核聚变一直是经久不衰的话题。如在今年年初上映的电影《流浪地球2》中,就有着不少关于核聚变技术应用的镜头。那么在现实生活中可控核聚变的研究进展情况如何?科幻作品中展现出的行星发动机等核聚变
11月18日,科技部网站发布国家磁约束核聚变能发展研究专项2019年度项目申报指南的通知。按照分步实施、重点突出原则,2019年拟优先支持11个方向,国拨总经费2.7亿元。2019年,本专项将以聚变堆未来科学研究为目标,加快国内聚变发展,重点开展高水平的科学研究、大规模理论与数值模拟、CFETR(中国聚变
骄阳下,蝉鸣响彻合肥科学岛,岛西端便是我国热核聚变研究的重要基地中科院等离子体物理研究所。国家大科学工程全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环(EAST),也即人们常说的人造太阳,坐落于此。走进EAST大厅,场面紧张有序。本年度等离子体物理实验即将开启。EAST由我国科学家自主设计、研制并完全
核聚变是一个非常复杂的过程,现在从聚变过程输出的能量还不足以证明我们现在的工作是正确的。目前麻省理工学院(MIT)的一支研究团队可能已经找到了增加能量输出的方法,距离我们使用核聚变能这种清洁能源似乎又近了一步。核聚变是一个非常复杂的过程,现在从聚变过程输出的能量还不足以证明我们现在
对于核聚变能,人们一直寄予着美好的希望,认为这是一种清洁、干净的核能,其资源可取之不尽、用之不竭,是人类的终极能源。这一认识写进了教科书,甚至写进了国内各种级别的能源发展战略和规划,并吸引着许许多多的科学家为实现这一理想而奋斗着。本人也从事核聚变能研究多年,对聚变能的未来前景作过
对于核聚变能,人们一直寄予着美好的希望,认为这是一种清洁、干净的核能,其资源可取之不尽、用之不竭,是人类的终极能源。这一认识写进了教科书,甚至写进了国内各种级别的能源发展战略和规划,并吸引着许许多多的科学家为实现这一理想而奋斗着。本人也从事核聚变能研究多年,对聚变能的未来前景作过
自1985年,美苏两个超级大国的领导人在日内瓦发表了一项联合声明,声明中提到两国将“本着全人类的共同利益”开发一种新能源。时至今日,这个项目已经演变成21世纪人类最宏大的一场科学活动。如果一切顺利的话,它将一劳永逸地解决人类的能源危机。这就是ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor),全称“国际热核实验反应堆”,它要在地球上制造出人造太阳,消耗50兆瓦的能量,却会输出达到500兆瓦的动力,所需要的仅仅是宇宙中蕴藏丰富的物质:氢。该项目一直
科技部9月18日公布了《科技部基础研究司关于发布国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年项目申报指南的通知》(以下简称《通知》),《通知》指出,根据国家磁约束核聚变能发展研究专项(ITER计划专项)总体工作安排,科技部将继续部署国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年度研究项目。据了解,上述部署的申报项目中,包括EAST长脉冲高功率NBI的关键技术和实验研究、利用多功能内部线圈控制ELM和RWM的关键技术和实验、大功率电子回旋共振加热新技术研究、HL-2A装置高能量粒子物理研究、长脉冲条件下高热负荷的有效控制关键技术和实验研究、高性能托卡马克芯部等离
国科基函【2012】25号各省、自治区、直辖市、计划单列市科技厅(委、局),新疆生产建设兵团科技局,国务院各有关部门科技司:根据国家磁约束核聚变能发展研究专项总体工作安排,科技部将继续部署国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年度研究项目。现将申报指南和申报要求(见附件1)予以公布,请你们根据申报指南组织项目,并按照格式要求填写项目申请书。其中“磁约束聚变物理前沿问题研究”方向按附件2格式填写课题申请书。受理日期截止至10月10日17:00,逾期不予受理。请申报单位在受理期内将项目申请书一式15份(1份为签字盖章原件,其它为复印
课题名称:申 请 人:申报单位:申报日期:中华人民共和国科学技术部制摘要(1,000字左右)简述申请人有关背景和学术贡献,申请课题的重要性与必要性、拟解决的关键问题、主要研究内容和目标。申请书正文(30,000字左右)一、立项依据开展研究的重要性和必要性。二、国内外研究现状和发展趋势课题所在领域的国际最新研究进展和发展趋势,国内研究现状和水平,相关研究工作取得突破的可能性等。三、研究内容详细阐述围绕国家磁约束核聚变能发展研究专项任务所要解决的科学技术问题。研究内容重点要突出,避免分散或拼盘现象。四、研究目标详细阐述研究目标,要有具体、可考核的指标。五、
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