中國這兩家公司合作建造：全球首個全高溫超導(dǎo)核聚變實驗裝置！

每經(jīng)編輯 杜宇

據(jù)中核五公司官方微信號7月5日消息，日前，中核五公司與中國第一家聚焦聚變能開發(fā)的商業(yè)公司正式簽訂了全高溫超導(dǎo)核聚變裝置總裝合同，承建全球首個全高溫超導(dǎo)核聚變實驗裝置，這標(biāo)志著中核五公司在深耕核電建造領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，穩(wěn)步踏入核聚變工程領(lǐng)域，在探索人類世界未來終極能源——“人造太陽”超級工程中展現(xiàn)新作為。】

磁約束聚變裝置結(jié)構(gòu)

目前，可控核聚變的技術(shù)路線大體有三種，分別是重力場約束核聚變，激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變?，F(xiàn)今，磁約束核聚變研究中，托卡馬克是已發(fā)展的最有希望利用熱核聚變發(fā)電的技術(shù)方案，也被譽為“人造太陽”。托卡馬克是一種利用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，它的中央是一個環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。

聚變發(fā)電

全高溫超導(dǎo)核聚變裝置屬于托卡馬克技術(shù)路線，它的全部磁體系統(tǒng)，均采用高溫超導(dǎo)材料建造，探索緊湊型高約束先進(jìn)托卡馬克運行模式。屆時，將成為全球首臺建成運行的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，率先在完整裝置層面驗證全高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線的工程可行性。

磁約束等離子體示意圖

氘氚聚變反應(yīng)

據(jù)上觀新聞，還記得科幻電影《流浪地球2》中推動地球的行星發(fā)動機嗎？它所利用的可控核聚變技術(shù)，正是科學(xué)家們多年來孜孜以求的。“如果實現(xiàn)可控核聚變，人類就可以擁有源源不斷的清潔能源。”2月22日，中國工程院院士、全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置牽頭人李建剛在“墨子沙龍”作主旨演講。

圖片來源：《流浪地球2》宣傳海報

隨著人類對能源的需求越來越大，化石能源在未來兩三百年可能面臨消耗殆盡。

當(dāng)化石能源枯竭，未來如何維持？人類的終極能源是什么？“國際能源署曾組織全世界3000個科學(xué)家為之討論了3年，我也是其中之一，最后大家得出一個結(jié)論：人類的終極能源=80%核聚變+20%可再生。”李建剛說。

為何是核聚變而不是核裂變？核裂變的原料鈾、釷、钚三類元素在自然界中含量極少，僅澳大利亞、哈薩克斯坦、加拿大、俄羅斯儲量較多。核裂變時產(chǎn)生的各種射線會對人體產(chǎn)生傷害，放射性物質(zhì)對周圍環(huán)境也會造成污染。

“星際旅行也要依靠核聚變才能實現(xiàn)。”李建剛介紹了核聚變的幾大優(yōu)勢：首先，原料儲量大。氘-氚聚變反應(yīng)被認(rèn)為相對容易實現(xiàn)，海水中蘊藏了約40萬億噸的氘，可用一百億年。其次，氘-氚聚變反應(yīng)的產(chǎn)物，無排放無污染，對環(huán)境是友好的。第三，核聚變反應(yīng)具有“固有安全性”。“所謂固有安全性，意味著它什么時候都是安全的，就算發(fā)生事故，隨時都可以停下來。”

另據(jù)新華社，4月12日21時，中國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（east）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，對探索未來的聚變堆前沿物理問題，提升核聚變能源經(jīng)濟性、可行性，加快實現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。

這是實驗成功后的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（east）控制大廳（4月12日攝）。新華社記者 黃博涵 攝

“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤說，高約束模式下粒子的溫度、密度都大幅度提升，“這為提升未來聚變電站的發(fā)電效率，降低成本奠定了堅實物理基礎(chǔ)。”

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封面圖片來源：中核五公司官方微信號