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中国“人造太阳”显神威 相当于太阳芯部温度的近10倍

北极星电力网新闻中心  来源:央视财经    2020/12/14 9:21:09  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 核聚变 中核集团 核电

北极星核电网讯:2020年12月4日,一个应该载入世界核聚变史册的日子。核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”首次放电,标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。

(来源:微信公众号“央视财经”  ID:cctvyscj)

中国“人造太阳”显神威,相当于太阳芯部温度的近10 倍!

开发聚变能源是全球核聚变人一代代接力奔跑,致力于照亮人类未来的终极能源梦想。而“中国环流器二号M装置”是目前我国规模最大、参数最高的新一代磁约束聚变实验研究装置,它的等离子体离子温度可达到1.5亿度,相当于太阳芯部温度的近十倍。

之所以把可控核聚变装置通俗地称为“人造太阳”,是因为它的原理和太阳发光发热的原理一样,都可以理解为两个小质量的原子聚合成一个较大的原子,能够释放出巨大能量。开发聚变能源是全球核聚变人一代代接力奔跑,致力于照亮人类未来的终极能源梦想。

像“中国环流器二号M装置(HL-2M)”这种特殊实验装置,要实现核聚变反应,关键的几个条件必须具备:燃料粒子首先要达到上亿摄氏度的高温;同时要有足够多的燃料粒子在里面反应,有相当高的密度,还要有足够长的能量约束时间等。

为了完成这个实验装置,科研人员进行了一系列技术攻坚难题。60多名科研人员,做了上百次试验,研制出具有国际先进水平的国内首台大型立轴脉冲发电机组,不但让安全性能大大提高,而且储能大大提高,一台机组就相当于一个30万千瓦机组的供电容量,相当于一个中小型水电站。

立式脉冲发电机组研制成功了,但具体安装又是一个难题。由于立式脉冲发电机组没有飞轮,整个机组能量主要来自转子,而这个转子重达400吨,安装精度要求非常高,偏差要小于0.05毫米。

误差小于0.05毫米,相当于比人一根头发的直径还要小。由于精度要求高,现场安装人员总共拆装了5次,不断改进安装工艺,最终才把转子安装到位。

安装过程中难度最大的一个环节:15吨的真空室,要从8米高的地方,垂直落到线圈筒体的外径上去。而这个真空室的内腔和线圈的外壁之间,只有几个毫米的间隙,5米的距离,科研人员整整花了几个小时。

安装内部可拆卸线圈结构也非常复杂,安装28颗50厘米长的螺栓,要求的偏差也是0.05毫米。他们第一颗螺栓,就花了半个月的时间。

“中国环流器二号M装置”中最核心的关键部件——真空室,体积大约40多立方米,高3米多,直径5米多,核聚变反应时,氘和氚等离子就在里面有规律运动。真空室的制造加工、焊接安装等都有严格要求。其中真空度,要求达到类似外太空的环境。

由于真空室是一个全焊接式的不规则双曲面结构,焊接点多、焊接长度长,总焊接长度2800米,焊接难度超乎想象。

35个国家共同推进核聚变项目,2025 年有望建成

中国环流器二号M装置是实现我国核聚变能开发事业跨越式发展的重要依托装置,也是我国消化吸收ITER技术不可或缺的重要平台。

从2006年开始,由中国、美国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度等七方共同合作建造可实现大规模聚变反应的实验堆——国际热核聚变实验堆ITER项目,投入近50亿美元,至今还在建设阶段。我国陆续承担了ITER计划中大概9%的18个采购包制造任务,涵盖了ITER装置几乎所有的关键部件。

中核集团核工业西南物理研究院的实验室,项目负责人李波已经在这条漫长的“人造太阳”之路上,走过了整整14年。团队花了十多年的时间,才设计出了符合“人造太阳”运行环境的关键部件,光是全部推倒重来就经历了三次。

采访中,西南物理研究院的科研人员很有感慨地告诉记者,这一系列的科研创新、攻坚克难,很大程度上要归功于国家重视基础科研,科研院所自主创新。可以先拿科研经费,再自主立项搞科研。科研机制的创新管理还吸引了各国科研人员的到来。

全球核聚变科研人员共同意识到,核聚变是解决人类终极能源的发展方向,也是一个挑战难度极大的科研技术难题,它需要世界各国加强合作,在人类共同命运的道路上,在星辰大海中去追逐全人类的能源梦想。

目前,多国合作共建的,世界上最大的实验性托卡马克反应堆——国际热核聚变实验反应堆ITER,正在法国南部按计划推进。35个国家组成了一个联盟,共同推动 ITER项目,预计2025年左右建成。

半小时观察:“可控核聚变”是利用核能的终极目标

目前我们常用的煤、石油、天然气都属于化石能源,且不说化石能源储量有限,还有一个问题就是污染环境。

在中共中央关于“十四五”规划的建议中,已经将新能源列为要加快壮大的战略性新兴产业。为了寻找到一种既清洁又可持续的能源,世界各国也不约而同地把未来的能源发展方向放在了“可控核聚变”,这是利用核能的最终目标。

有科研人员孜孜不倦地奋战, 我们期盼着,终有一天,可控核聚变能够成为改变人类社会的清洁能源。

原标题:喜报!重要一天!中国在这个领域,做成了一件大事!独家探秘→

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