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您的位置:中国核电信息网 >  > 两会核声|从成都到卡达拉舍 看中国人探寻人造太阳升起的轨迹
 

    全国政协委员,中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如介绍,全世界启动ITER计划,包括中国参加ITER计划,是由于大家都认为ITER是实现聚变能和平利用的最关键一步,所以全世界都在集中力量确保ITER建设的成功也确保ITER建成以后能顺利的实现它的目标,为下一步在国际上,包括中国开展聚变能的研发包括建造自己的聚变堆奠定重要的技术基础。科技创新是引领工业革命的关键,也是人类创新发展的第一动力。核聚变能源要想实现,那么很多的关键技术还有待攻克,这要靠科技创新来突破。

    人造太阳在很多人看来是无法想象的。万物生长靠太阳,支撑人类社会运转的几乎一切能源,从煤、石油、天然气,到风能、生物能,本质都是太阳的能源,而太阳的能源来自内部的核聚变反应。长久以来,人类一直希望通过可控核聚变反应,创造出一个人造太阳,从而获得源源不绝的能源。

    很多看过电影《流浪地球》的科幻迷们,都会被里面人类为了逃离太阳衰老的危机,在地球上建立的众多的如山一样高的核聚变发动机的场景吸引,这些黑科技能制造巨大的能源动力,从而驱使地球离开太阳系。在现实生活中,我们的科学家们确实已经开始建造人造太阳。那么这个人造太阳长什么样?能不能为人类提供足够的能量呢?

    我们今天就来看一看中国的人造太阳。

    四川,成都,在中核集团核工业西南物理研究院的实验室,一群年轻人正在做实验。

    李波是项目负责人。他告诉记者,他们正在测试的是ITER气体注入管线及流量控制阀的特性。按照计划,ITER气体注入系统将在2021年开始交付给ITER组织。如果测试无法通过验证,将直接对ITER装置的关键部件运行造成安全威胁。

    从2006年开始,由中国、美国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度等七方共同合作建造可实现大规模聚变反应的实验堆—国际热核聚变实验堆ITER项目,投入近50亿美元,至今还在建设阶段。我国陆续承担了ITER计划中大概9%的18个采包制造任务,涵盖了ITER装置几乎所有的关键部件。

    ITER装置就是我们说的人造太阳,建成后能像太阳一样产生大规模核聚变反应,给我们带来能源。其实,天空中的太阳每天都在发生核聚变反应,而支撑这种聚变反应的燃料是氘和氚,而这两种物质在地球上的来源极其丰富,足够人类上百亿年利用。如果能够制造一个“人造太阳”用来发电,人类就能够彻底实现能源解放。可是想要在地球上造一个太阳,难度也是前所未有的。

    不知不觉,李波已经在这个实验里,在这条漫长的人造太阳之路上,走过了整整14年。由于“人造太阳”装置周围环境强辐照、强磁场,李波团队花了十多年的时间,终于设计出了符合“人造太阳”运行环境的关键部件。

    李波之前一直做计算机控制,2006年,突然接到任务,承担 “人造太阳”的气体注入系统和辉光放电清洗系统的研究。这个新任务完全是跨领域的,别说李波从来没有涉及过,对全人类都是一个全新的课题,李波只能硬着头皮知难而上,而且当时他已经43岁。

    为了尽快适应ITER“人造太阳”项目,李波几乎每天都加班加点补习,当时他的专业英语很吃力,ITER项目组又会经常与他连线开视频会议,全英文的专业交流对一个60后来说非常吃力,他不得已有时会装作网络不好断开视频链接,用邮件与对方交流。

    记者在李波的电脑里看到他对不同技术需求的批注,各种批注看得人眼花缭乱。李波告诉记者,为了这个项目,整个团队光是全部推倒重来就经历了三次。

    截至2020年3月,李波的项目团队先后完成了14个交付报告共40余次修订并通过ITER组织审批,提交问题解决方案14个,提前关闭问题9个。

    在中核集团核工业西南物理研究院的每栋楼里,都做着与ITER相关的科研实验,李鹏远是院里的名人,他在ITER项目里负责的是磁体支撑产品,这是ITER重要结构安全部件之一,负责支撑整个热核聚变实验堆的核心装置,其质量和进度关系到整个ITER装置的运行稳定性和装配进度。磁体支撑不仅承载着1万吨的磁体系统重量,还要承受极端条件下恶劣的工作环境。李鹏远团队设计的产品在2018年完成交付,成为首个在ITER项目里批量交付的产品。

    这个冒着白色烟雾的是检测设备,李鹏远所交付的磁体支撑产品就是在这个设备里一件一件检测出来的。“人造太阳”虽然看起来温度要达到1亿度,但是利用托卡马克装置后,只需要等离子体部分温度达到高温,其余部位还会有低温存在,在外围磁场和超导部分的所有部件都是在极低温下运行。

    李鹏远告诉记者,为了成功研究磁体支撑产品,自己的办公室就跟家一样,经常都会发现一些宝物,篮球、网球、羽毛球等各种体育器材。实验间隙,他们打打篮球。

    实验室也是教室,像这样的讲解几乎每天都有。今天李鹏远给他团队学生讲的是遥操,这是一项新的技术,俗称远程遥控,ITER在操作过程中可能会出现部件损坏的情况,这个时候的替换与维修不能进人,只能用机械臂进行操作,李鹏远所研究的就是这项技术,并且这项技术还是用在“后ITER”项目里的。

    李鹏远口中说的“后ITER”时代,将应用ITER的技术成果设计建造一个比ITER更先进的的超大型核聚变反应装置。他们希望在二十一世纪中叶,聚变工程实验堆实验成功,建设聚变商业示范堆,完成人类终极能源梦想——人造太阳。

    李鹏远上完课后,便急冲冲赶到视频会议室,因为今天有一个网络视频面试,他想招收2名可以参与远程遥控工作的新成员。

    5月的成都,天气开始炎热起来。记者在大门口遇到了风风火火赶来的肖国梁,他告诉记者今天本来要加班做实验,可是自己睡过了头,觉得很不好意思,于是专门给团队小伙伴带了亲手做的蛋挞。同事们早就给他起了个绰号“被科研耽误的美食家”。

    什么是透明介质成像呢?肖国梁给记者做了演示,他把手机放在超分子束注入系统前,放着音乐,可以通过显示屏看到播放音乐对空气中的震动效果。

    项目负责人钟武律告诉记者,在肖国梁来之前,这个方向还从没有人深入开展过研究。90后的肖国梁,2019年从清华大学博士毕业,本来计划去英国留学,然而在自己的博士论文里关于超声分子束的应用一直没有研究好,总觉得很遗憾,后来在实验的过程中看到了研究院里的超分子束测试平台,一下子兴趣起来了,于是放弃了留学,扎根在核聚变领域的科学研究。

    理想很丰满,现实往往很骨感,肖国梁刚进到实验室的时候,最初看到这些密密麻麻的设备时,用他的话说,还是一下子懵掉了,完全不知道这些是干什么用的。

    肖国梁告诉记者,每次实验感觉很累的时候,就会上网看看各种短视频,他笑称自己要保持“年轻人”的心态,然后到了晚上八点他会定时在这个时间看文献,看相关领域的最新研究成果和其他前沿的科技报道。

    超声分子束注入加料是肖国梁所在团队原创的聚变加料技术,目前已在国内外10余个聚变实验装置上得到应用,如我国的中国环流器一号、东方超环,以及法国和韩国的装置,其为等离子体加料和物理研究提供了重要手段。

    法国,卡达拉舍,位于法国南部的一个小城,国际热核聚变实验堆就在这里。

    正在安装的是人造太阳的底座—杜瓦底座;这次的底座安装将为后续人造太阳的“心脏”——TAC1安装标段工程奠定基础。此次吊装重量1200吨,设备最终就位偏差不超过3毫米,吊装操作难度大、测量技术要求高,其安装精度、进度都对主体结构及重要部件安装产生重要影响,而安装这个工程的队伍就是中核集团牵头的联合体。

    中核集团核电工程公司国际热核聚变实验堆(ITER)项目部总指挥李强介绍,这么大的体积,这么大的重量,这么高的精度,对于我们现在项目团队完成这项安装任务还是巨大的挑战,项目团队团结协作,克服疫情,我们现在基本上完成了相关的技术准备和施工准备,争取在5月底完成第一个吊装任务。

    而在距离这座法国小城七千多公里之外的成都,无论是60后的李波还是90后肖国梁也在继续向着他们的人造太阳之梦戮力前行。

    全国政协委员,中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如介绍,全世界启动ITER计划,包括咱们中国参加ITER计划,是由于大家都认为ITER是实现聚变能和平利用的最关键一步,所以全世界都在集中力量确保ITER建设的成功也确保ITER建成以后能顺利的实现它的目标,为下一步在国际上,包括中国开展聚变能的研发包括建造自己的聚变堆奠定重要的技术基础。大家知道科技创新是引领我们这几次工业革命的关键,也是人类创新发展的第一动力。像我们核聚变能源要想实现,那么我们很多的关键技术还需要有待攻克,这要靠科技创新来突破。

    能源变革的历史,也是人类社会发展的历史。能源发展的每一次飞跃,都引起了人类生产技术的变革,推动了生产力的发展。可控核聚变让中国经济在现代能源建设的道路上,走到了世界经济的前列,不仅是中国,世界经济要想阔步前行,需要的同样是科技上的新动力。人造太阳无疑将深刻影响着人类的未来。

 
 
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