核心部件完成首件制造,中国“人造太阳”迎来高光时刻!

2022-12-02  

“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,建造约需10年,耗资50亿美元(1998年值)。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”。2003年1月,国务院批准我国参加ITER计划谈判。

2006年5月,经国务院批准,中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖的人口接近全球一半。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布,“人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。2020年7月28日,国际热核聚变实验堆(ITER)计划重大工程安装启动仪式在法国该组织总部举行。中国国家主席习近平致贺信。2006年5月24日,国家科学技术部代表我国政府与其他六方一起,在比利时首都布鲁塞尔草签了《国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor)联合实施协定》。这标志着ITER计划实质上进入了正式执行阶段,即将开始工程建设,也标志着我国实质上参加了ITER计划。

人造太阳其实是大家说的一个“通俗”名字,准确的名字应该叫——国际热核聚变实验堆,简称“ITER”。

而ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,所以俗称“人造太阳”。而我国对于核聚变的研究历史非常久,大约在60年代初就进入了研究阶段。

人造太阳其实是大家说的一个“通俗”名字,准确的名字应该叫——国际热核聚变实验堆,简称“ITER”。

而ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,所以俗称“人造太阳”。而我国对于核聚变的研究历史非常久,大约在60年代初就进入了研究阶段。

中核集团核工业西南物理研究院获悉,11月22日,全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)的核心部件——被喻为ITER“防火墙”的增强热负荷第一壁取得重大进展,完成首件制造。其核心指标显著优于设计要求,具备了批量制造条件。这标志着中国全面突破“ITER增强热负荷第一壁”关键技术,实现该项核心科技持续领跑。

探索开发聚变能源的ITER工程,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同参与建造,是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,中国承担了其中约9%的任务。这一巨型工程是目前正在建设的世界上最大的实验性托卡马克核聚变反应堆,位于法国南部的卡达拉舍,其使命是展示聚变发电的可行性。

所谓的“人造太阳”是一种通俗的说法。太阳之所以能够持续发光发热,是因为时刻发生着核聚变反应。托卡马克是进行可控核聚变研究的主流装置,利用强磁场把上亿摄氏度的等离子体长时间控制在真空容器里,并使聚变反应稳定持续地进行。由于它产生能量的原理与太阳相似,也被人们形象地称为“人造太阳”。

作为中方参与ITER计划的重要技术支撑单位,西南物理研究院承担了中国ITER采购包中绝大部分涉核部件的研制任务。增强热负荷第一壁直接面对芯部一亿度高温等离子体,是ITER最关键的堆芯部件,涉及聚变堆建设的核心技术。此前,我国掌握的该项技术率先通过国际认证。

核聚变作为解决人类能源危机的终极能源,虽然已经花费数十年的时间仍未实现发电,但各国还是不遗余力在参与这项研究。我国这次的新一代“人造太阳”便是探索可控核聚变的重要一步,未来很多关键技术等待攻关。新一代“人造太阳”等离子体电流突破100万安培是一项重要的科研突破。郑雪表示,实现核聚变,需要离子温度、等离子体密度、能量约束时间三个变量都获得显著提升。

换句话说,这次的突破意味着我们可以显著提升等离子体密度极限和能量约束时间等一系列关键参数,向可控核聚变点火迈出重要一步。未来,我国新一代“人造太阳”将可以达到2.5兆安以上!

郑雪介绍,2.5兆安的数值目标与我们装置的设计参数与运行能力有关。随着等离子体电流能力的提升,意味着我们离聚变点火又进了一大步。郑雪介绍,目前全球可控核聚变研究正蓬勃发展,根据现有的研究成果,国内和国际上普遍认为到本世纪中叶可以实现核聚变的商用。在中国国际核聚变能源计划执行中心指导下,中核集团核工业西南物理研究院承接ITER增强热负荷第一壁全尺寸原型件研制,科研团队在成功批量制备增强热负荷手指部件后,与贵州航天新力科技有限公司通力合作,解决了一系列技术难题,成功完成部件的焊接装配。

核工业西南物理研究院研发团队负责人谌继明表示,由我国团队领先国际完成首件制造,再次为ITER关键部件的研发取得实质性工程突破,也标志着我国郑重履行了国际承诺。

首件见证仪式结束后,中核集团核工业西南物理研究院与中国航天科工集团第十研究院签订战略合作协议。双方将发挥各自优势,促进核工业和航天工业的深度融合,不断拓展合作领域、建立常态化的合作机制。

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