探访中国“人造太阳”:聚变能研发加速挺进燃烧实验

  中新社北京10月16日电 题:探访中国“人造太阳”:聚变能研发加速挺进燃烧实验

  中新社记者 马帅莎

  “人造太阳”的“第一盏灯”何时点亮?距离其商业化应用还需几年?记者近日走进中国“人造太阳”科研院所和企业,探访国内聚变能最新进展。

  在四川的中国核聚变博物馆,收藏着“中国环流三号”最重的单体部件中心柱。作为国内规模最大、参数最高的先进核聚变实验装置,“中国环流三号”技术水平跻身国际第一方阵。

  中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律表示,当前,中国聚变能开发已从原理探索、规模实验阶段,进入燃烧实验阶段,未来还要经过实验堆、示范堆阶段,才能进入商业化运营。

图为新一代人造太阳“中国环流三号”。(中核集团核工业西南物理研究院 供图)

  被称为“人造太阳”的可控核聚变,由于燃料资源丰富、环境友好、固有安全性高等优势,被视为未来能源的理想解决方案。它是在地球上模拟太阳发光发热的核聚变过程。不同的是,为了使能量持续、平稳输出,科学家必须控制聚变反应的速度和规模。

  然而,如何控制聚变反应是一大难题。科学家提出多种约束手段,其中一种就是用“磁场笼子”关住聚变燃料等离子体(物质第四态),“中国环流三号”“玄龙-50U”等装置均采用这一技术路线。

  拥有“磁场笼子”还不够。聚变反应的点火条件十分苛刻,需要等离子体密度、温度和能量约束时间三者乘积达到一定数值,才可以实现聚变反应的“自持燃烧”,即聚变三乘积。

  今年5月,“中国环流三号”同时实现等离子体电流100万安培、离子温度1亿摄氏度、高约束模式运行,聚变三乘积达到10的20次方量级,创下中国聚变装置运行新纪录。中核集团科技带头人石中兵表示,研究团队将继续对装置进行升级改造。

  记者了解到,核工业西南物理研究院计划2027年开展燃烧等离子体实验,2035年建成聚变先导工程实验堆,2050年建成聚变商用堆。

  随着聚变能技术突破,资本市场积极布局聚变发展,一批商业公司得以涌现,从不同路径开展聚变商业化探索。在河北的新奥能源研究院,记者看到了“玄龙-50U”的真容。装置中间有个球形环,是氢硼燃料的“燃烧炉”,四周环绕着加热、诊断等复杂装置。目前,该装置也同样在向聚变燃烧实验挺进。

图为新奥能源研究院“玄龙-50U”聚变装置。中新社记者 马帅莎 摄

  从“玄龙-50U”“洪荒70”等中小型聚变实验装置,到“中国环流三号”“东方超环”等大科学工程装置,核工业西南物理研究院副院长冯勇进指出,当前,中国已经实现聚变能研发从“跟跑”到“并跑”的跨越,在部分技术领域实现“领跑”,具备加速实现聚变能商用的基础和能力。

  其间,中国积极参与国际大科学计划,赋能聚变能国际化开放共享。国际热核聚变实验堆(ITER)计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。作为ITER计划的七方成员之一,中国始终恪守国际承诺,今年如期交付多个大型装备部件,提前完成两项核心设备安装任务,助力ITER计划推进实施。

  “如果来到ITER项目现场,可以看到许多中国同事正在进行组装工作。”ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基受访时高度评价中方所作的努力。他说,从部件交付到设备安装,中国对ITER计划的贡献一直在不断增长。

  中核集团科技带头人白云生表示,以承担ITER相关部件的制造、供货、安装任务为契机,中国努力攻克相关设计技术,在核心部件研发上取得了突破。

  当前,全球聚变能研发仍面临不少技术挑战,但中国科学家们依然期待聚变能的“第一盏灯”能在中国点亮。(完)

【编辑:李岩】
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