中新社北京10月16日電題：探訪中國“人造太陽”：聚變能研發(fā)加速挺進(jìn)燃燒實(shí)驗(yàn)
中新社記者 馬帥莎
“人造太陽”的“第一盞燈”何時(shí)點(diǎn)亮？距離其商業(yè)化應(yīng)用還需幾年？記者近日走進(jìn)中國“人造太陽”科研院所和企業(yè)，探訪國內(nèi)聚變能最新進(jìn)展。
在四川的中國核聚變博物館，收藏著“中國環(huán)流三號(hào)”最重的單體部件中心柱。作為國內(nèi)規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，“中國環(huán)流三號(hào)”技術(shù)水平躋身國際第一方陣。
中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所所長鐘武律表示，當(dāng)前，中國聚變能開發(fā)已從原理探索、規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段，進(jìn)入燃燒實(shí)驗(yàn)階段，未來還要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)堆、示范堆階段，才能進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營。
被稱為“人造太陽”的可控核聚變，由于燃料資源豐富、環(huán)境友好、固有安全性高等優(yōu)勢，被視為未來能源的理想解決方案。它是在地球上模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變過程。不同的是，為了使能量持續(xù)、平穩(wěn)輸出，科學(xué)家必須控制聚變反應(yīng)的速度和規(guī)模。
然而，如何控制聚變反應(yīng)是一大難題?？茖W(xué)家提出多種約束手段，其中一種就是用“磁場籠子”關(guān)住聚變?nèi)剂系入x子體(物質(zhì)第四態(tài))，“中國環(huán)流三號(hào)”“玄龍-50U”等裝置均采用這一技術(shù)路線。
擁有“磁場籠子”還不夠。聚變反應(yīng)的點(diǎn)火條件十分苛刻，需要等離子體密度、溫度和能量約束時(shí)間三者乘積達(dá)到一定數(shù)值，才可以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的“自持燃燒”，即聚變?nèi)朔e。
今年5月，“中國環(huán)流三號(hào)”同時(shí)實(shí)現(xiàn)等離子體電流100萬安培、離子溫度1億攝氏度、高約束模式運(yùn)行，聚變?nèi)朔e達(dá)到10的20次方量級(jí)，創(chuàng)下中國聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。中核集團(tuán)科技帶頭人石中兵表示，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)對(duì)裝置進(jìn)行升級(jí)改造。
記者了解到，核工業(yè)西南物理研究院計(jì)劃2027年開展燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)，2035年建成聚變先導(dǎo)工程實(shí)驗(yàn)堆，2050年建成聚變商用堆。
隨著聚變能技術(shù)突破，資本市場積極布局聚變發(fā)展，一批商業(yè)公司得以涌現(xiàn)，從不同路徑開展聚變商業(yè)化探索。在河北的新奧能源研究院，記者看到了“玄龍-50U”的真容。裝置中間有個(gè)球形環(huán)，是氫硼燃料的“燃燒爐”，四周環(huán)繞著加熱、診斷等復(fù)雜裝置。目前，該裝置也同樣在向聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)挺進(jìn)。
從“玄龍-50U”“洪荒70”等中小型聚變實(shí)驗(yàn)裝置，到“中國環(huán)流三號(hào)”“東方超環(huán)”等大科學(xué)工程裝置，核工業(yè)西南物理研究院副院長馮勇進(jìn)指出，當(dāng)前，中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)聚變能研發(fā)從“跟跑”到“并跑”的跨越，在部分技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“領(lǐng)跑”，具備加速實(shí)現(xiàn)聚變能商用的基礎(chǔ)和能力。
其間，中國積極參與國際大科學(xué)計(jì)劃，賦能聚變能國際化開放共享。國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一。作為ITER計(jì)劃的七方成員之一，中國始終恪守國際承諾，今年如期交付多個(gè)大型裝備部件，提前完成兩項(xiàng)核心設(shè)備安裝任務(wù)，助力ITER計(jì)劃推進(jìn)實(shí)施。
“如果來到ITER項(xiàng)目現(xiàn)場，可以看到許多中國同事正在進(jìn)行組裝工作?！盜TER組織總干事彼得羅·巴拉巴斯基受訪時(shí)高度評(píng)價(jià)中方所作的努力。他說，從部件交付到設(shè)備安裝，中國對(duì)ITER計(jì)劃的貢獻(xiàn)一直在不斷增長。
中核集團(tuán)科技帶頭人白云生表示，以承擔(dān)ITER相關(guān)部件的制造、供貨、安裝任務(wù)為契機(jī)，中國努力攻克相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)，在核心部件研發(fā)上取得了突破。
當(dāng)前，全球聚變能研發(fā)仍面臨不少技術(shù)挑戰(zhàn)，但中國科學(xué)家們依然期待聚變能的“第一盞燈”能在中國點(diǎn)亮。(完)
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