原標(biāo)題:喜報,!重要一天,!中國在這個領(lǐng)域,,做成了一件大事!獨家探秘→
2020年12月4日,,一個應(yīng)該載入世界核聚變史冊的日子,。核聚變關(guān)鍵裝置“中國環(huán)流器二號M裝置”首次放電,標(biāo)志著我國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設(shè)計,、建造和運行技術(shù),。
中國“人造太陽”顯神威,相當(dāng)于太陽芯部溫度的近10倍,!
開發(fā)聚變能源是全球核聚變?nèi)艘淮恿Ρ寂?,致力于照亮人類未來的終極能源夢想。而“中國環(huán)流器二號M裝置”是目前我國規(guī)模最大,、參數(shù)最高的新一代磁約束聚變實驗研究裝置,,它的等離子體離子溫度可達到1.5億度,相當(dāng)于太陽芯部溫度的近十倍,。
之所以把可控核聚變裝置通俗地稱為“人造太陽”,,是因為它的原理和太陽發(fā)光發(fā)熱的原理一樣,,都可以理解為兩個小質(zhì)量的原子聚合成一個較大的原子,能夠釋放出巨大能量,。開發(fā)聚變能源是全球核聚變?nèi)艘淮恿Ρ寂?,致力于照亮人類未來的終極能源夢想。
像“中國環(huán)流器二號M裝置(HL-2M)”這種特殊實驗裝置,,要實現(xiàn)核聚變反應(yīng),,關(guān)鍵的幾個條件必須具備:燃料粒子首先要達到上億攝氏度的高溫,;同時要有足夠多的燃料粒子在里面反應(yīng),有相當(dāng)高的密度,,還要有足夠長的能量約束時間等,。
中核集團核工業(yè)西南物理研究院院長中核集團公司首席專家段旭如
為了完成這個實驗裝置,科研人員進行了一系列技術(shù)攻堅難題,。60多名科研人員,,做了上百次試驗,研制出具有國際先進水平的國內(nèi)首臺大型立軸脈沖發(fā)電機組,,不但讓安全性能大大提高,,而且儲能大大提高,一臺機組就相當(dāng)于一個30萬千瓦機組的供電容量,,相當(dāng)于一個中小型水電站,。
立軸脈沖發(fā)電機組
立式脈沖發(fā)電機組研制成功了,但具體安裝又是一個難題,。由于立式脈沖發(fā)電機組沒有飛輪,,整個機組能量主要來自轉(zhuǎn)子,而這個轉(zhuǎn)子重達400噸,,安裝精度要求非常高,,偏差要小于0.05毫米。
誤差小于0.05毫米,相當(dāng)于比人一根頭發(fā)的直徑還要小,。由于精度要求高,,現(xiàn)場安裝人員總共拆裝了5次,不斷改進安裝工藝,,最終才把轉(zhuǎn)子安裝到位,。
安裝過程中難度最大的一個環(huán)節(jié):15噸的真空室,,要從8米高的地方,,垂直落到線圈筒體的外徑上去,。而這個真空室的內(nèi)腔和線圈的外壁之間,只有幾個毫米的間隙,,5米的距離,,科研人員整整花了幾個小時。
安裝內(nèi)部可拆卸線圈結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜,,安裝28顆50厘米長的螺栓,要求的偏差也是0.05毫米,。他們第一顆螺栓,,就花了半個月的時間。
“中國環(huán)流器二號M裝置”中最核心的關(guān)鍵部件——真空室,體積大約40多立方米,,高3米多,,直徑5米多,核聚變反應(yīng)時,,氘和氚等離子就在里面有規(guī)律運動,。真空室的制造加工、焊接安裝等都有嚴(yán)格要求,。其中真空度,,要求達到類似外太空的環(huán)境。
真空室
由于真空室是一個全焊接式的不規(guī)則雙曲面結(jié)構(gòu),,焊接點多,、焊接長度長,總焊接長度2800米,,焊接難度超乎想象,。
35個國家共同推進核聚變項目,,2025年有望建成
中國環(huán)流器二號M裝置是實現(xiàn)我國核聚變能開發(fā)事業(yè)跨越式發(fā)展的重要依托裝置,也是我國消化吸收ITER技術(shù)不可或缺的重要平臺,。
從2006年開始,,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(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的實驗堆——國際熱核聚變實驗堆ITER項目,投入近50億美元,,至今還在建設(shè)階段,。我國陸續(xù)承擔(dān)了ITER計劃中大概9%的18個采購包制造任務(wù),涵蓋了ITER裝置幾乎所有的關(guān)鍵部件。
在中核集團核工業(yè)西南物理研究院的實驗室,項目負(fù)責(zé)人李波已經(jīng)在這條漫長的“人造太陽”之路上,,走過了整整14年,。團隊花了十多年的時間,才設(shè)計出了符合“人造太陽”運行環(huán)境的關(guān)鍵部件,,光是全部推倒重來就經(jīng)歷了三次,。
采訪中,,西南物理研究院的科研人員很有感慨地告訴記者,這一系列的科研創(chuàng)新,、攻堅克難,,很大程度上要歸功于國家重視基礎(chǔ)科研,科研院所自主創(chuàng)新,??梢韵饶每蒲薪?jīng)費,再自主立項搞科研,??蒲袡C制的創(chuàng)新管理還吸引了各國科研人員的到來。
全球核聚變科研人員共同意識到,核聚變是解決人類終極能源的發(fā)展方向,,也是一個挑戰(zhàn)難度極大的科研技術(shù)難題,,它需要世界各國加強合作,在人類共同命運的道路上,,在星辰大海中去追逐全人類的能源夢想,。
目前,,多國合作共建的,世界上最大的實驗性托卡馬克反應(yīng)堆——國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆ITER,,正在法國南部按計劃推進,。35個國家組成了一個聯(lián)盟,共同推動ITER項目,,預(yù)計2025年左右建成,。
半小時觀察:“可控核聚變”是利用核能的終極目標(biāo)
目前我們常用的煤,、石油、天然氣都屬于化石能源,,且不說化石能源儲量有限,,還有一個問題就是污染環(huán)境。
在中共中央關(guān)于“十四五”規(guī)劃的建議中,,已經(jīng)將新能源列為要加快壯大的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),。為了尋找到一種既清潔又可持續(xù)的能源,世界各國也不約而同地把未來的能源發(fā)展方向放在了“可控核聚變”,,這是利用核能的最終目標(biāo),。
有科研人員孜孜不倦地奮戰(zhàn),我們期盼著,,終有一天,,可控核聚變能夠成為改變?nèi)祟惿鐣那鍧嵞茉础?/p>