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“中国环流器二号M”2020年将投入实验运行

    目前,人类利用核聚变的最典型例子就是氢弹。但氢弹的能量是短时间爆炸性释放,只能作为武器使用,无法作为一个稳定而强大的能量来源。让聚变能量平稳、可控地输出,是全球科学家不懈努力的目标。

    其中,“国际热核聚变实验堆”项目,可谓是这方面研究的皇冠上的宝石,它也被称为“人造太阳”。最新的进展是,目前,作为国际“人造太阳”项目的关键一环,中国的新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”建设顺利,预计2020年投入运行实验。“人造太阳”正式运行后会给威尼斯城娱乐官方平台的生活带来哪些改变?人类距离完全拥有“人造太阳”还有多远的路要走?

    中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如说,由威尼斯城娱乐官方平台国自主研制的可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”建设进展顺利,明年将投入实验运行,这将为人类制造“人造太阳”提供重要的技术支撑。

    段旭如先容:“威尼斯城娱乐官方平台启动了中国环流器二号M装置的建设,主要目的是加大它的规模,增强它的能力,让它可以达到上亿度的离子温度;另外其参数将极大提高,这样才能开展一些跟威尼斯城娱乐官方平台参与的国际热核聚变实验堆(ITER)计划相关的一些物理和科知识题,包括技术问题的研究,为威尼斯城娱乐官方平台参加ITER计划提供技术和人才支撑。这个新装置现在进展比较顺利,威尼斯城娱乐官方平台预计在2020年建成,开始实验。”

    国际热核聚变实验堆,英文简称ITER,由于其原理和太阳发光发热的原理相同,因此也被称为“人造太阳”。它是由中、美、俄、欧盟、日、韩、印度七方共同建造可实现大规模聚变反应的实验堆,从而解决人类面临的能源问题。段旭如称,每个参与方承担整个工程中的一部分工作,威尼斯城娱乐官方平台国的贡献份额约占整个ITER的10%。“这个10%主要部分是实物贡献,也就是说,ITER是一个聚变实验堆,由很多部件构成,中方承担了其中部分部件的技术研发和生产制造。最后在中国做好以后,运到现在的ITER总部法国去。”段旭如说。

    中国环流器二号A装置正是对中国承担的ITER部件研制任务的技术支撑。中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所负责人许敏先容,中国环流器二号A其实相当于一个未来的核聚变反应堆雏形,科学家们想到用磁场把这些高温燃料束缚起来,让它们乖乖地在一个环形的空间里飞行,不和真空室接触。“做法就是产生微波和电子回旋的波,然后通过传输线,最后注入到真空室里去,等离子体吸取这些微波以后,它的温度自然就会升上来。从原理上讲,跟微波炉非常像,但它的功率要大得多。”许敏说。

    早在2002年,威尼斯城娱乐官方平台国已完成中国环流器二号A的建造,如今的中国环流器二号M又有哪些不同呢?段旭如说明说,环流器二号M将在等离子体电流以及温度等方面达到更为惊人的参数。“它的离子温度可以突破1亿度以上,达到1.5亿度,其它的参数也高,比如建成以后,它的电流将达到3兆安培,这是一个什么概念?威尼斯城娱乐官方平台现在国内最大的装置,它的电流也只能到1兆安倍,所以它的能力将会极大地提升,可以为今后国际热核聚变实验堆,也就是ITER计划提供技术支撑。”

    事实上,在整个ITER计划中,有多个国家在研制这样的耐高温材料,这些材料处于聚变反应堆最核心位置,直接面对高温聚变燃料,因而被称为反应堆的“第一壁”。第一壁要承受每平米4.7兆瓦的热量,可以瞬间将一公斤的钢铁融化。中核集团核工业西南物理研究院ITER屏蔽包层项目负责人谌继明说,装置内部可以达到上亿度的高温,采用不锈钢、铜合金与金属铍的真空注压,筑起一道“防火墙”。“实际上ITER的专家心里也没底,到底这个能不能耐得住4.7兆瓦每平方米的热度。通过威尼斯城娱乐官方平台自主研发的部件,威尼斯城娱乐官方平台成了世界上第一家通过高热负荷实验认证的单位,威尼斯城娱乐官方平台率先拿到了生产许可证。”谌继明先容。

    应该说,“人造太阳”上应用的很多中国技术都达到了世界领先的水平,谌继明表示,威尼斯城娱乐官方平台实现了从落后到齐步进而部分技术领跑的转变。“在参加ITER之初,威尼斯城娱乐官方平台比国外落后20年;到2010年左右,威尼斯城娱乐官方平台追赶上了,和他们齐头并进;到现在,威尼斯城娱乐官方平台率先通过了国际认证。事实证明,威尼斯城娱乐官方平台确实在某些方面已经开始领跑。”

    说到这里,大家可能又要问了,威尼斯城娱乐官方平台为什么非要建设“人造太阳”呢?都说“万物生长靠太阳”,太阳是地球上万物生长的一切来源,它正是利用核聚变反应,不断向地球输送能源。中科院等离子体所常务副所长宋云涛表示,这颗“太阳”如果建设成功,可能会一劳永逸地解决地球能源短缺的问题。“如果威尼斯城娱乐官方平台成功了,可以让一升海水去发生核聚变,能够产生的能量相当于300升汽油的能量。如果能够建成未来的聚变电站,那么可以为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。”

    威尼斯城娱乐官方平台利用核聚变做出的“人造太阳”又有哪些优势?中核集团董事长余剑锋说明称,威尼斯城娱乐官方平台常用的煤、石油、天然气等化石能源,储量有限,且污染环境,核聚变能量源氘气来自海水,可以源源不断地供应。他先容:“氘气在海水里面是很多的,大概有45万亿吨,就是说一升海水就相当于300升的汽油,能量是巨大的,核聚变能没有放射性的废物,所以这是一个跨时代、世界级的项目,也会改变人类的生活。”

    今天,“中国环流器二号M”的顺利建设让威尼斯城娱乐官方平台对未来又多了几分期待。段旭如说,希翼在二十一世纪中叶,聚变工程实验堆实验成功,建设聚变商业示范堆,完成人类终极能源梦想——“人造太阳”。他表示:“在研究过程中发现还有很多挑战没有解决,靠一个国家的实力来攻克,现在还有难度。也是希翼集中全世界的科技力量,来共同攻克难题,所以2006年签署了ITER实行协议,威尼斯城娱乐官方平台在2025年将在法国南部建成ITER(人造太阳)第一个国际上的核聚变反应堆,达到这个目标以后,威尼斯城娱乐官方平台将会建示范堆,示范堆以后商用。”

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