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世界最大人造太阳核心安装开启 我国将迈向核能高端技术新台阶

时间:2022-08-05 20:13:38

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世界最大人造太阳核心安装开启 我国将迈向核能高端技术新台阶

大家都知道,地球的万物生长都依靠太阳,因为太阳的存在,地球才有了生命, 变得生机勃勃。目前,人类已发现的能源,包括化石能源、风能、生物能等能源,其本质都是太阳能。但是,化石能源不可再生且有污染,风能、水能不稳定,核裂变能原料有限、核废料有放射性污染,因此,需要寻找资源丰富、清洁高效的新能源。

目前,最有可能担当这一角色的只有可控核聚变能。而且,可控核聚变不排放有害气体,有利于解决当前的环境污染问题。核聚变的原料是氢的同位素(氘和氚),地球上含量极为丰富。氘在海水中储量极大,1公升海水里提取出的氘,在完全聚变反应后,可释放相当于燃烧300公升汽油的能量。太阳能最核心的能量来自其内部的核聚变反应,这一研究给人类解决能源问题是一变革性的启发,“人造太阳”便应运而生。

什么是“人造太阳”?顾名思义,是人为制造的可以发光发热的物体,真正的“人造太阳”其实是可控核聚变装置,俗称“人造太阳”,是未来解决人类社会终极能源的梦想。近日,我国传来好消息:由中核集团牵头的中法联合体为“人造太阳”核心设备安装工作全面开展创造了有利条件——这是中国向核能高端市场迈出的实质性步伐,将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础。

我国核聚变能研究开始于60年代初,尽管经历了长时间非常困难的环境,但始终能坚持稳定、逐步的发展,建成了两个在发展中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究所,即中国核工业集团公司所属的西南物理研究院(SWIP)及中国科学院所属的合肥等离子体物理研究所(ASIPP)。并且联合中国科技大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等高等院校中建立了核聚变及等离子体物理专业或研究室,进行人才培养。

目前世界上最大的核聚变反应堆——国际热核聚变实验堆(ITER)项目位于法国普罗旺斯,并且其迎来了一个重要里程碑,据悉,施工人员已经开始安装反应堆托卡马克的首个主要部件。之前由中核集团牵头的中法联合体按期开展了杜瓦底座的接收及吊装准备工作,为核心设备安装工作全面开展创造了有利条件。这也标志着中国向核能高端市场迈出的实质性步伐,将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础。

该项目也是中国以平等身份参加的最大国际科技合作项目,其中中国承担了约9%的采购包研发任务,除了约定任务外,中国还解决了其他国家无法攻克的难题,去年9月,中核集团牵头拿下了ITER迄今金额最大的主机总装1号合同,这个工程安装的是ITER装置最重要的核心设备,其重要程度不亚于核电站的反应堆,就好比人体心脏,这是有史以来中国企业在欧洲市场中标的最大核能工程项目合同。

太阳能稳定核聚变,因其内部不仅有1500万摄氏度以上的高温,且约有3000亿个大气压的超高气压。而以人类目前的技术水平无法达到,要想成功,只能在高温上解决问题,这就需要把温度提高到上亿摄氏度,对于这一温度,一是产生的原理比较难,二是找不到存放的容器来‘盛放’。目前已知的地球上最耐高温的金属材料钨也只在3000多摄氏度就会熔化,可想技术难度有多大。

国际热核聚变实验堆(ITER)计划,简称“(ITER)计划”,其于1985年提出,于1988年开始实验堆的研究设计工作。经过长达十三年的努力,耗资十五亿美元,在集成世界聚变研究主要成果基础上,工程设计与2001年完成。后又经过五年谈判,涉及计划的七方(中国、美国、欧盟、俄罗斯、日本、韩国和印度)于正式签署联合实施协定,启动实施。历时35年,建造阶段、运行和开发利用阶段、去活化阶段5年。

这些年来,我国磁约束聚变研究进展得益于参加ITER计划,磁约束核聚变研究从过去的跟跑步入了并跑阶段,部分技术达到了国际领先水平。目前位于我国四川成都的“中国环流器二号M”装置,预计今年将进行投产,投产后将成为我国规模最大、参数最高的磁约束可控核聚变实验研究装置,可将我国现有装置的最高等离子体电流从1兆安培提高到3兆安培,离子温度也将达到1亿摄氏度以上。

目前来看,其技术难度很大,需要各方共同努力,科研人员孜孜不倦,希望相关研究成果能够尽快转化落地,这将是能源的一次变革,长久解决人类能源短缺问题,真正为人类造福。

文/百荟萃

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