“中國環(huán)流器二號M”2020年將投入實驗運行

【上海制發(fā)閥門訊】

    目前，人類利用核聚變的最典型例子就是氫彈。但氫彈的能量是短時間爆炸性釋放，只能作為武器使用，無法作為一個穩(wěn)定而強大的能量來源。讓聚變能量平穩(wěn)、可控地輸出，是全球科學(xué)家不懈努力的目標(biāo)。

    其中，“國際熱核聚變實驗堆”項目，可謂是這方面研究的皇冠上的寶石，它也被稱為“人造太陽”。最新的進展是，目前，作為國際“人造太陽”項目的關(guān)鍵一環(huán)，中國的新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”建設(shè)順利，預(yù)計2020年投入運行實驗�！叭嗽焯�陽”正式運行后會給我們的生活帶來哪些改變？人類距離完全擁有“人造太陽”還有多遠(yuǎn)的路要走？

    中核集團核工業(yè)西南物理研究院院長段旭如說，由我國自主研制的可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”建設(shè)進展順利，明年將投入實驗運行，這將為人類制造“人造太陽”提供重要的技術(shù)支撐。

    段旭如介紹：“我們啟動了中國環(huán)流器二號M裝置的建設(shè)，主要目的是加大它的規(guī)模，增強它的能力，讓它可以達(dá)到上億度的離子溫度；另外其參數(shù)將極大提高，這樣才能開展一些跟我們參與的國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃相關(guān)的一些物理和科學(xué)問題，包括技術(shù)問題的研究，為我們參加ITER計劃提供技術(shù)和人才支撐。這個新裝置現(xiàn)在進展比較順利，我們預(yù)計在2020年建成，開始實驗。”

    國際熱核聚變實驗堆，英文簡稱ITER，由于其原理和太陽發(fā)光發(fā)熱的原理相同，因此也被稱為“人造太陽”。它是由中、美、俄、歐盟、日、韓、印度七方共同建造可實現(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的實驗堆，從而解決人類面臨的能源問題。段旭如稱，每個參與方承擔(dān)整個工程中的一部分工作，我國的貢獻(xiàn)份額約占整個ITER的10%。“這個10%主要部分是實物貢獻(xiàn)，也就是說，ITER是一個聚變實驗堆，由很多部件構(gòu)成，中方承擔(dān)了其中部分部件的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)制造。最后在中國做好以后，運到現(xiàn)在的ITER總部法國去�！倍涡袢缯f。

    中國環(huán)流器二號A裝置正是對中國承擔(dān)的ITER部件研制任務(wù)的技術(shù)支持。中核集團核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所負(fù)責(zé)人許敏介紹，中國環(huán)流器二號A其實相當(dāng)于一個未來的核聚變反應(yīng)堆雛形，科學(xué)家們想到用磁場把這些高溫燃料束縛起來，讓它們乖乖地在一個環(huán)形的空間里飛行，不和真空室接觸�！白龇ň褪钱a(chǎn)生微波和電子回旋的波，然后通過傳輸線，最后注入到真空室里去，等離子體吸收這些微波以后，它的溫度自然就會升上來。從原理上講，跟微波爐非常像，但它的功率要大得多�！痹S敏說。

    早在2002年，我國已完成中國環(huán)流器二號A的建造，如今的中國環(huán)流器二號M又有哪些不同呢？段旭如解釋說，環(huán)流器二號M將在等離子體電流以及溫度等方面達(dá)到更為驚人的參數(shù)。“它的離子溫度可以突破1億度以上，達(dá)到1.5億度，其它的參數(shù)也高，比如建成以后，它的電流將達(dá)到3兆安培，這是一個什么概念？我們現(xiàn)在國內(nèi)最大的裝置，它的電流也只能到1兆安倍，所以它的能力將會極大地提升，可以為今后國際熱核聚變實驗堆，也就是ITER計劃提供技術(shù)支撐�！�

    事實上，在整個ITER計劃中，有多個國家在研制這樣的耐高溫材料，這些材料處于聚變反應(yīng)堆最核心位置，直接面對高溫聚變?nèi)剂�，因而被稱為反應(yīng)堆的“第一壁”。第一壁要承受每平米4.7兆瓦的熱量，可以瞬間將一公斤的鋼鐵融化。中核集團核工業(yè)西南物理研究院ITER屏蔽包層項目負(fù)責(zé)人諶繼明說，裝置內(nèi)部可以達(dá)到上億度的高溫，采用不銹鋼、銅合金與金屬鈹?shù)恼婵兆�壓，筑起一道“防火墻”�！皩嶋H上ITER的專家心里也沒底，到底這個能不能耐得住4.7兆瓦每平方米的熱度。通過我們自主研發(fā)的部件，我們成了世界上第一家通過高熱負(fù)荷實驗認(rèn)證的單位，我們率先拿到了生產(chǎn)許可證�！敝R繼明介紹。

    應(yīng)該說，“人造太陽”上應(yīng)用的很多中國技術(shù)都達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平，諶繼明表示，我們實現(xiàn)了從落后到齊步進而部分技術(shù)領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變�！霸趨⒓覫TER之初，我們比國外落后20年；到2010年左右，我們追趕上了，和他們齊頭并進；到現(xiàn)在，我們率先通過了國際認(rèn)證。事實證明，我們確實在某些方面已經(jīng)開始領(lǐng)跑。”

    說到這里，大家可能又要問了，我們?yōu)槭裁捶且�建設(shè)“人造太陽”呢？都說“萬物生長靠太陽”，太陽是地球上萬物生長的一切來源，它正是利用核聚變反應(yīng)，不斷向地球輸送能源。中科院等離子體所常務(wù)副所長宋云濤表示，這顆“太陽”如果建設(shè)成功，可能會一勞永逸地解決地球能源短缺的問題。“如果我們成功了，可以讓一升海水去發(fā)生核聚變，能夠產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油的能量。如果能夠建成未來的聚變電站，那么可以為人類提供取之不盡、用之不竭的能源�！�

    我們利用核聚變做出的“人造太陽”又有哪些優(yōu)勢？中核集團董事長余劍鋒解釋稱，我們常用的煤、石油、天然氣等化石能源，儲量有限，且污染環(huán)境，核聚變能量源氘氣來自海水，可以源源不斷地供應(yīng)。他介紹：“氘氣在海水里面是很多的，大概有45萬億噸，就是說一升海水就相當(dāng)于300升的汽油，能量是巨大的，核聚變能沒有放射性的廢物，所以這是一個跨時代、世界級的項目，也會改變?nèi)祟惖纳�活�！?/div>