全球最大“人造太陽”核心安裝開啟
  • 發布時間:2020年06月16日
  • 來源:經濟日報
  • 分享
  •   可控核聚變裝置俗稱“人造太陽”,是照亮人類未來的終極能源夢想。近日,我國傳來好消息:由中核集團牽頭的中法聯合體為“人造太陽”核心設備安裝工作全面開展創造了有利條件——這是中國向核能高端市場邁出的實質性步伐,將為我國深度參與聚變國際合作、自主設計建造未來中國聚變堆奠定堅實基礎。

      近日,位于法國的世界上最大的核聚變反應堆——國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目迎來了重要里程碑時刻,施工人員開始安裝反應堆托卡馬克的首個主要部件。此前,由中核集團牽頭的中法聯合體按期開展了相關安裝底座——杜瓦底座的接收及吊裝準備工作,為核心設備安裝工作全面開展創造了有利條件。這是中國向核能高端市場邁出的實質性步伐,將為我國深度參與聚變國際合作、自主設計建造未來中國聚變堆奠定堅實基礎。

      從“靠太陽”到“造太陽”

      可控核聚變裝置俗稱“人造太陽”,是全球核聚變人一代代接力奔跑,致力于照亮人類未來的終極能源夢想。伴隨全球人口增長與經濟發展,能源需求將持續增長。然而,地球化石燃料的儲量有限,尋找未來能源成為當務之急。

      萬物生長靠太陽,無論是傳統的化石能源,還是風能、生物能等新型能源,其本質都是太陽能。而太陽的能量,科學家們早已探明究竟:來自其內部的核聚變反應。

      那么,我們是否可以模擬太陽產生能量的原理,研發可控核聚變技術,從而制造“太陽”呢?

      專家的回答是肯定的:不僅可以,而且是必須。

      “可控核聚變是目前人類認識到的,可以最終解決人類社會能源與環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。”中核集團核工業西南物理研究院院長段旭如表示。

      從必要性來說,化石能源不可再生且有污染,風能、水能不穩定,核裂變能原料有限、核廢料有放射性污染,因此,需要尋找資源豐富、清潔高效的新能源——目前,最有可能擔當這一角色的只有可控核聚變能。而且,可控核聚變不排放有害氣體,有利于解決當前的環境污染問題。

      從可行性來說,核聚變的原料是氫的同位素(氘和氚),地球上含量極為豐富。“氘在海水中儲量極大,1公升海水里提取出的氘,在完全聚變反應后,可釋放相當于燃燒300公升汽油的能量。”段旭如說。

      一字之差的困難

      從核裂變到核聚變,從不可控到可控——僅一字之差,但技術難度差別太大了。“世界上首顆原子彈爆炸后不到10年,核裂變技術就實現了和平利用,建成了核電站。”中核集團核工業西南物理研究院特聘研究員鐘武律說,因此,許多人曾樂觀地認為,用不了多久就能實現核聚變的和平利用——然而,經過全世界科學家超過半個世紀的努力,至今仍未成功。

      鐘武律做了一個簡單比較。太陽能穩定核聚變,是因其內部不僅有1500萬攝氏度以上的高溫,且約有3000億個大氣壓的超高氣壓。而地球上無法達到如此高的氣壓,只能在高溫上下功夫了,需要把溫度提高到上億攝氏度才行。“先不說如何產生這么高的溫度,就算產生了,也找不到容器‘盛放’它。”鐘武律說,地球上最耐高溫的金屬材料鎢在3000多攝氏度就會熔化。

      不過,人類不會被困難嚇倒。20世紀50年代開始,科學家們就經歷了一系列磁約束技術路線的探索,到20世紀60年代,蘇聯科學家提出托卡馬克方案,效果驚人,備受關注。托卡馬克,簡單來說是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器。它的中央是一個環形真空,外面圍繞著線圈。通電時,其內部會產生巨大螺旋形磁場,將其中的等離子體加熱到很高溫度,以達到核聚變目的。

      “核聚變能是清潔安全的,但仍需科學普及。”段旭如表示,就聚變堆而言,燃燒等離子體被約束在真空室內,且所含聚變堆中的氘氚燃料含量低,不會爆炸,也不會導致泄漏,幾乎沒有放射性污染。

      勇擔重任的中國核電人

      我國可控聚變研究始自20世紀50年代,幾乎與國際上聚變研究同步。

      1965年,根據建設需要,我國建立了當時國內最大的聚變研究基地——西南物理研究所,也就是中核集團核工業西南物理研究院的前身。

      正是在這里,中國核聚變領域第一座大科學裝置——中國環流器一號(HL-1)托卡馬克裝置于1984年建成,成為我國核聚變研究史上的一個重要里程碑。它的成功建造與運行為我國自主設計、建造、運行核聚變實驗研究裝置積累了豐富經驗,培養了我國第一批核聚變工程技術及實驗運行人才隊伍,為我國發展更高參數的磁約束聚變大科學裝置奠定了堅實基礎。

      從此,中國磁約束聚變一步步從無到有,從小到大。1995年,中國第一個超導托卡馬克裝置HT-7在合肥建成;2002年中國建成第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環流器二號A(HL-2A);2006年,世界上第一個全超導托卡馬克裝置東方超環(EAST)首次等離子體放電成功……

      預計今年在四川成都投入運行的“中國環流器二號M”裝置,將成為我國規模最大、參數最高的磁約束可控核聚變實驗研究裝置。它可將我國現有裝置的最高等離子體電流從1兆安培提高到3兆安培,離子溫度也將達到1億攝氏度以上。

      人類的共同目標

      正如太陽造福于整個地球,“人造太陽”的研制,將為人類帶來巨大福祉。但其技術挑戰大,研發困難重重,因此需集全球之力共同來攻克。

      基于此,國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃2006年應運而生,由中國、美國、歐盟、俄羅斯、日本、韓國和印度7方參與,計劃在法國普羅旺斯地區共同建造一個電站規模的聚變反應堆,也即世界上最大的托卡馬克裝置。ITER是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科技合作項目之一,凝聚了國際聚變界多年來的研究成果以及國際聚變界的技術力量。

      “該項目也是中國以平等身份參加的最大國際科技合作項目。其中,中國承擔了約9%的采購包研發任務。”段旭如表示:“簽署這個計劃,正是希望集中全球科技力量,共同攻克難題。”

      “這些年來,我國磁約束聚變研究進展得益于參加ITER計劃。”段旭如說,利用這一良好國際合作平臺,在國家有關部委的大力支持下,我國核聚變研究實現了高質量發展,磁約束核聚變研究從過去地跟跑步入了并跑階段,部分技術達到了國際領先水平。

      中國的積極參與也推動了ITER計劃的快速發展。鐘武律表示,參加ITER計劃以來,中國積極參與建設,承擔著諸多核心部件研發制造(采購包)任務。“目前,中國承擔的ITER采購包,不管是在研發進度還是在完成質量方面,均處于7方的前列,為ITER建設貢獻了中國力量與智慧。在國際聚變舞臺上,中國有了更大的話語權。”

      除了承擔中方承諾的任務外,中方還積極爭取ITER其他關鍵任務。去年9月,中核集團牽頭拿下了ITER迄今金額最大的主機總裝1號合同。這個工程安裝的是ITER裝置最重要的核心設備,其重要性相當于核電站的反應堆、人體里的心臟。這是有史以來中國企業在歐洲市場中標的最大核能工程項目合同。

      “通過國際競標拿到了ITER項目最核心部分的安裝工程,證明我們的團隊在世界上是領先的。”中核集團董事長余劍鋒表示。

      “從ITER計劃的進展以及國際核聚變發展進程看,我們有信心到21世紀中葉實現可控的核聚變發電。”段旭如充滿信心。

    關于集團
    集團概覽 企業文化 技術創新 上市公司 人力資源 麾下網站 資質榮譽
    新聞中心
    企業動態 視頻播報 圖片新聞 媒體聚焦 先鋒模范 車界資訊 國資要聞 專題報道 媒體專區 公告信息
    品牌與產品
    戰略 品牌 自主品牌產品 合作合資產品 歷史產品庫
    銷售與服務
    網上商城 服務專線 金融服務 經銷商招募 經銷商查詢 移動出行
    社會責任
    社會責任報告 社會責任實踐
    黨的建設
    黨建動態 反腐倡廉 專題活動
    一汽在全球
    車友俱樂部
    微 廣 場 試駕評測 產品體驗
    快乐12出号规律