中核集团交付中国环流器二号M 开始安装人造太阳

图片来源:视觉中国

中国与获得终极能源的距离又近了一步。

6月5日,中国核工业集团(下称中核集团)发布消息称,中国环流器二号M(HL-2M)装置主机线圈系统在成都成功实现交付,这标志着中国自主研制的新一代“人造太阳”总体安装正式开始。

中国环流器二号M装置是目前中国最大的托卡马克装置,也被称为中国新一代核聚变实验装置,由中核集团核工业西南物理研究院(下称西南物理研究院)承建。

人类开发核能的途径主要有两条——重元素的裂变和轻元素的聚变。利用核裂变原理,人类已建造了几百个核电站,但是对于核聚变的利用却落后很多。

核聚变产生巨大的能量高于核裂变,一直以来被科学界视为人类的终极能源。核聚变所需的燃料氘、氚,在自然界中储存量十分巨大,海水中就能提取。

目前,人类对聚变反应的控制,主要是依靠一种环形容器,通过约束电磁波驱动,创造氘、氚实现聚变的环境和超高温,实现受控核聚变。这种装置被称为托卡马克(Tokamak),名字来源于其的关键词——环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)。

太阳的光和热来自内部的热核聚变反应。托卡马克装置就仿造这个原理建造而成,因此也被称为“人造太阳”。

中国对核聚变的研究开始于1960年代初,主要依托的单位为西南物理研究院和隶属于中国科学院的合肥等离子体物理研究所(下称中科院合肥物质研究院)。

2006年,中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT--7U)核聚变实验装置成功完成首次工程调试,并于2007年3月通过国家验收,之后实现多次放电。该装置主要由中科院合肥物质研究院承担。

在托卡马克装置的研究上,西南物理研究院先后建造了中国环流器新一号(HL-1M)、中国环流器新一号(HL-1M)装置及中国环流器二号A(HL-2A)装置,目前正在建造中国环流器二号M装置。

据《四川日报》3月报道,西南物理研究院研究员、中国环流器二号M项目装置总工程师杨青巍表示,中国环流器二号M装置有望今年底建成。

中国环流器二号M装置模拟图。图片来源:西南物理研究院

中核集团称,中国环流器二号M装置规模大、参数高,有望将等离子体电流从中国现有装置的1兆安培提高到3兆安培,等离子体温度将超过2亿度。

此次交付的主机线圈系统,是该装置主机的核心部件之一,由西南物理研究院设计,东方电气集团东方电机有限公司制造,华西集团四川省工业设备安装公司安装。

其中,中心柱的研制是整个线圈系统最具挑战性的任务。线圈中心柱由20组环向场线圈中心段组件和中心螺旋管线圈装配而成,总体重量约90吨。

中核集团称,高冲击载荷条件下,中心柱的运行寿命要求不低于10万次,在国内尚属首次,没有现成的工艺和设备借鉴。

中核集团还表示,中国环流器二号M装置将为中国参与国际热核聚变实验堆(ITER)实验与运行,以及自主设计建造未来聚变堆提供重要技术支撑。

目前,国际上正进行一项名为“国际热核聚变实验堆(ITER)”的项目,该项目要建造一个更大规模的“人造太阳”,涉及包括欧盟、中国、美国、日本、俄罗斯等国在内的七方。

中国于2003年加入ITER计划,并将承担ITER装置中137个采购包制造任务的12个,接近总任务量的10%。

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