这场大会透露了“人造太阳”新进展

2023-11-28 22:15:56来源:四川在线编辑:何勇

大会现场。主办方供图

四川在线记者 文露敏

你知道太阳是如何发光发热的吗?它犹如一座巨大的反应堆,进行永不停息的核聚变反应。

“人造太阳”,就是通过模仿太阳核聚变产生能量的原理制成的可控核聚变装置。“氚”“氘”聚合为“氦”,并释放出巨大的能量。

“聚变能是未来人类的理想能源,原料资源丰富、利用率高,环境友好,固有安全性强。”中国国际核聚变能源计划执行中心副主任钱小勇表示,其中,磁约束托卡马克技术路线是当今世界公认最接近实现聚变能商用的可行技术路径。

11月28日,第三届中国磁约束聚变能大会暨聚变能活动周在绵阳开幕。这场每两年举办一次的大会,也带来了“人造太阳”的好消息。

让聚变能“点亮万家灯火”

“人造太阳”想“点亮万家灯火”,并非易事。要实现核聚变发电,要将高温等离子体(注:一种完全由自由的带电粒子构成的高温气体)维持足够长时间,以便核聚变反应持续和充分发生。

“如何产生足够的氚、长时间维持高温等离子体等,都是实现可控、可持续聚变能要面临的挑战。”中国科学院等离子体物理研究所副所长徐国盛表示。

对此,中国的研究力量不断攻关。会场外的展位上,中国国际核聚变能源计划执行中心带来了一件展品:全球最大的“人造太阳”——国际热核聚变实验堆(ITER)高热负荷型第一壁手指部件。

2022年11月,中国全面突破“ITER增强热负荷第一壁”关键技术。通过一种“三明治”结构体——铍+铜+不锈钢,建造起ITER的“防火墙”,直接面对上亿摄氏度的高温等离子体。

“氚工厂”也是会场里的“热词”。

“氚是现阶段磁约束核聚变能不可缺少的核燃料。”中国科学院院士蒙大桥介绍。目前,国内氚工厂技术研究取得了一系列进展,包括开展了首个包含内外燃料循环的完整氚工厂系统和氚安全包容系统的详细概念设计,建立了包含内外燃料循环的全流程缩比氚工厂工艺演示系统,完成了国内首次克量级氚循环工艺验证试验,氚回收效率达到99.7%。

“从事氚工厂技术研究的队伍近年来明显壮大,但真正操作过氚的人非常少!”中国工程物理研究院科技委副主任汪小琳表示,目前,氚工厂的人才队伍建设还有待加强。比如,针对未来聚变堆氚工厂的运行,需提前策划涉氚人员资质培训等。

会场中的四川力量

会场外,除了科研院所,绵阳中创慧科科技有限公司、四川予乔科技有限公司、成都国光电气股份有限公司等本土企业的展位也十分热闹。

“近年来,越来越多的民间资本和企业也加入了聚变研发的团队,中国的核聚变圈蓬勃发展。”钱小勇表示。比如,国光电气就参与了各种氚工厂应用子系统的工程化及制造等。

四川是中国可控核聚变研究的创新高地。1984年,中国环流器一号在四川落地建成,这是中国可控核聚变领域的第一座大科学工程装置。

刚刚在绵阳闭幕的第十一届科博会上,中国科学技术信息研究所发布了《颠覆性技术前瞻(2023)》报告,其中就包括可控核聚变。

今年8月,核工业西南物理研究院宣布,被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置,首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录。

“等离子体电流越高,就越能提高等离子体密度、能量约束时间等参数。”核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律表示,这标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

钟武律透露,他们计划在下个月开启新的年度实验计划,包括等离子体位形控制优化、高热负荷控制与缓解技术测试等,同时也欢迎国内外研究人员前来开展联合实验研究。

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