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中国的人造太阳,一个能产生大规模核聚变反应的超导装置

中国的人造太阳,一个能产生大规模核聚变反应的超导装置(图片1)

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国际热核聚变实验堆(ITER)计划,简称“ITER计划”,(ITER:International Thermonuclear Experimental Reactor),ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导装置,俗称“人造太阳”。ITER计划倡议于1985年,并于1988年开始实验堆的研究设计工作。经过十三年努力,耗资十五亿美元,在集成世界聚变研究主要成果基础上,ITER工程设计于2001年完成。此后经过五年谈判,ITER计划七方2006年正式签署联合实施协定,启动实施ITER计划。合作承担ITER计划的七个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国。ITER计划将历时35年,其中建造阶段10年、运行和开发利用阶段20年、去活化阶段5年。ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果,首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆,将研究解决大量技术难题,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步,因此备受各国政府与科技界的高度重视和支持。

核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是人类未来能源的主导形式之一,也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。ITER计划是实现聚变能商业化必不可少的一步,其目标是验证和平利用聚变能的科学和技术可行性。ITER计划集成了当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果,拥有可靠的科学依据并具备坚实的技术基础。国际上对ITER计划的主流看法是:建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备,成功的把握较大,经过示范堆、原型堆核电站阶段,可在本世纪中叶实现聚变能商业化。

中国政府坚定支持中国参与ITER计划,胡锦涛多次就此做出重要指示。经过深入调研和充分论证,中国政府于2003年1月决定正式参加ITER计划谈判。此后,中国还积极推动谈判进程,为尽早启动实施ITER计划进行不懈努力,2006年5月24日,国家科学技术部代表我国政府与其他六方一起,在比利时首都布鲁塞尔草签了《国际热核聚变实验堆联合实施协定》。这标志着ITER计划实质上进入了正式执行阶段,即将开始工程建设,也标志着我国实质上参加了ITER计划。ITER计划是我国改革开放以来有机会参加的最大的多边国际大科学工程合作项目。参加ITER计划有利于大幅度提升我国在科学技术领域参加国际合作的层次;有利于推动我国聚变能研究开发,加快我国聚变能开发进程;有利于我国学习掌握大型国际科学工程项目的建设、管理、运行和维修经验;有利于提高我国超导技术、稀有金属材料技术、高电压技术等众多领域的研究开发能力;有利于锻炼和造就一批高水平、高素质的科研人员、工程技术人员和管理人员,为我国聚变事业的发展打下坚实人才基础。

2013年1月5日,从中科院合肥物质研究院获悉,该院等离子体所承担的大科学工程“人造太阳”实验装置(EAST)获重大实验成果,其辅助加热工程的中性束注入系统(NBI)在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出,初步验证了系统的长脉冲运行能力。科学家们介绍说,本轮实验获得的长脉冲中性束引出,在国内尚属首次,标志着中国在中性束注入加热研究领域又迈出了坚实的一步。EAST装置辅助加热系统主要包括低杂波电流驱动系统、中性束注入系统这两大系统。EAST中性束注入系统完全由中国自行研制,涵盖了精密的强流离子源、高真空、低温制冷、高电压及隔离技术、远程测控及等离子体和束诊断等多个科学技术领域。本轮实验中,中性束注入系统团队按实验计划仅利用10天的调试,即获得束能量30千电子伏、束流9安培、束功率约0.3兆瓦、脉冲宽度100秒的长脉冲中性束引出。实验在成功测试兆瓦级强流离子源性能的同时,也验证了NBI各子系统具备100秒的长脉冲运行能力。目前获得的实验结果具有里程碑性质,标志着中国自行研制的具国际先进水平的中性束注入加热系统已基本克服重大技术难关,为中性束注入系统在2013年投入EAST物理实验奠定了坚实基础。

更新时间:2021-02-21

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