新華社倫敦/巴黎5月1日電特稿|多國數(shù)十年共建“人造太陽”達(dá)成重要里程碑
新華社記者郭爽羅毓
國際熱核聚變實驗堆(ITER)組織官網(wǎng)4月30日宣布,經(jīng)過數(shù)十年努力,這一由30多個國家參與建造的“人造太陽”已完成其“電磁心臟”——世界最大,、最強的脈沖超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的全部組件建造,。該成果被ITER稱為“里程碑式的成就”,標(biāo)志著人類向?qū)崿F(xiàn)可控核聚變能源邁出關(guān)鍵一步,。
探索可控核聚變
ITER是一個能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的托卡馬克裝置,旨在模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變過程,探索可控核聚變技術(shù)商業(yè)化可行性,,由歐盟、中國,、美國,、日本、韓國,、印度和俄羅斯等共同資助,。
其聚變原理是將氫同位素結(jié)合形成氦,,并在過程中釋放出巨大能量——這與太陽的能量來源相同。與目前的核能發(fā)電不同,,聚變不會產(chǎn)生長期的放射性廢物,,而且使用的燃料在海水中含量豐富。
ITER組織發(fā)言人拉班·科布倫茨向新華社記者介紹,,該系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時,,將首先把2至3克氘氚混合氣體注入托卡馬克環(huán)形腔室,然后通電流,,形成等離子體,,再用磁體構(gòu)建“無形的磁籠”加以控制。此后,,外部加熱系統(tǒng)將等離子體溫度升高到1.5億攝氏度,,粒子高速運動克服電荷斥力,發(fā)生聚變,,釋放巨大能量,。
在全面運行時,ITER預(yù)計僅需輸入50兆瓦的加熱功率,,即可產(chǎn)生500兆瓦的聚變功率,,十倍能量增益將證明聚變作為能源的可行性。
新建成的脈沖磁體系統(tǒng)是托卡馬克裝置的“電磁心臟”,。ITER組織總干事彼得羅·巴拉巴斯基說:“這非常重要,,因為在聚變裝置,尤其是磁約束聚變中,,最重要的部件就是磁體本身,。”
這一磁體系統(tǒng)由中心螺線管和六個環(huán)形極向場磁體協(xié)同工作,。中心螺線管是一塊總高18米,,直徑4.25米的圓柱形磁體,磁場強度達(dá)13特斯拉,,相當(dāng)于地球磁場的28萬倍,,強大到足以舉起一艘航空母艦,結(jié)構(gòu)強度可承受的力相當(dāng)于航天飛機發(fā)射推力的兩倍,。環(huán)形極向場磁體是直徑9至25米的超導(dǎo)磁環(huán),,中國參與制造。完整組裝后的脈沖磁體系統(tǒng)重量將接近3000噸,。
“這非常了不起,,我們正處于組裝階段,進(jìn)展非常順利?!卑屠退够f,。
全球合作樹立典范
巴拉巴斯基接受新華社記者采訪時說:“ITER的獨特之處不僅在于其技術(shù)的復(fù)雜性,還在于其在政治變局中得以維持的國際合作框架,,其超越地緣政治取得的成就尤其引人注目,。”
作為全球最大,、最復(fù)雜的科技合作項目之一,,位于法國南部的ITER已被廣泛視為國際合作共同應(yīng)對全球挑戰(zhàn)的典范。從1985年倡議提出,、2006年條約簽署,,到2007年裝置建造開始、2010年場地建設(shè)開工,、2020年重大工程安裝啟動,,該計劃參與方并肩攜手,奮力前行,。該項目由歐盟,、中國、美國,、日本,、韓國、印度和俄羅斯等持續(xù)合作,,數(shù)千名科學(xué)家和工程師在三大洲數(shù)百家工廠共同為之努力,。磁體制造所需超導(dǎo)線材超過10萬公里,由6個國家的9家工廠生產(chǎn),。
其中,,ITER磁體饋線系統(tǒng)由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所研制,被稱為ITER磁體系統(tǒng)的“生命線”,。作為ITER中國工作組重要單位之一,,等離子體物理研究所承擔(dān)了超導(dǎo)體、校正場線圈,、磁體饋線,、電源、診斷等眾多采購包,,占中國承擔(dān)ITER采購包任務(wù)的大部分。
根據(jù)協(xié)議,,成員國以建造和供應(yīng)部件的形式承擔(dān)ITER建設(shè)的大部分成本,。這意味著每個成員國的融資主要用于其自身公司,用于研發(fā)生產(chǎn)ITER極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)部件。在此過程中,,這些公司也推動創(chuàng)新并積累專業(yè)知識,,從而構(gòu)建全球聚變供應(yīng)鏈。所有成員國均可獲得100%的知識產(chǎn)權(quán),。
商業(yè)化前景可期
“現(xiàn)在是聚變領(lǐng)域最激動人心的時期,。”英國伯明翰大學(xué)核聚變能源講席教授阿倫·巴塔查里亞接受新華社記者采訪時說,,“最重要的是,,這不僅僅是一兩個人、一兩個國家在做,,而是全球都在朝這個方向努力,,真的令人振奮?!?/p>
過去5年,,私營企業(yè)對聚變能源研發(fā)投資激增。2023年11月,,ITER理事會認(rèn)識到這一趨勢帶來的價值和機遇,,鼓勵I(lǐng)TER組織成員國的國內(nèi)機構(gòu)積極與私營部門合作,轉(zhuǎn)移ITER積累的知識,,以加速核聚變實現(xiàn)進(jìn)程,。2024年,ITER啟動了與私營部門的知識共享和研發(fā)合作項目,,今年4月還舉辦了公私合作研討會,,推動聚變技術(shù)創(chuàng)新。
不過,,巴拉巴斯基告訴新華社記者,,目前關(guān)于聚變能源商業(yè)化的預(yù)測存在很大差異。在最近舉行的研討會上,,30家私營企業(yè)代表給出的時間從2028年到2040年不等,,甚至更久。差異源于技術(shù)路徑不同,,而每種方法都需解決基礎(chǔ)工程問題,,因此商業(yè)化時間難以精確預(yù)測。
編輯:余鳳
責(zé)任編輯:陳翠
編審:吳山冠
0