新年伊始,“科學島”傳來振奮人心的消息:聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施項目可行性研究報告獲得國家發改委正式批復!這標志著從合肥起航的“中國聚變夢”在2019年初邁出了重要一步。
中國聚變工程實驗堆(CFETR),是中國自主設計和研制并聯合國際合作的重大科學工程,是中國在全面消化吸收國際熱核聚變實驗堆(ITER)相關技術的基礎上,預先開展下一代超導聚變堆研究的重大項目。2017年12月5日,CFETR項目在合肥正式啟動工程設計,中國核聚變研究由此開啟新征程。
要建設中國聚變工程實驗堆,必須要有實驗堆關鍵部件的預研基地。2018年1月3日,國家發改委宣布聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施在合肥集中建設,這是合肥綜合性國家科學中心首個落地的國家大科學裝置項目。該設施主要為下一代聚變堆的超導磁體和偏濾器系統提供研究和環境,保障我國聚變堆核心技術發展的先進性、安全性和可靠性,加快聚變能實際應用的進程。
太陽的光和熱,來源于氫的兩個同胞兄弟——同位素氘和氚,在聚變成一個氦原子的過程中釋放出的能量。中科院等離子所托卡馬克研究室主任徐國盛研究員告訴記者,中國聚變工程實驗堆的科研路線和目標就是按照太陽內部熱核聚變的原理,設計建造可控的“人造太陽”,解決人類能源危機。中國聚變工程實驗堆計劃分三步走,完成“中國聚變夢”。第一階段到2021年,開始立項建設;第二階段到2035年,計劃建成聚變工程實驗堆,開始大規??茖W實驗;第三階段到2050年,聚變工程實驗堆實驗成功,建設聚變商業示范堆,完成人類終極能源。
進入21世紀以來,中科院合肥物質科學研究院等離子體所自主設計、研制了擁有完全知識產權的磁約束核聚變實驗裝置——東方超環(EAST),該裝置是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,也是我國第四代核聚變實驗裝置,它的科學目標是讓氘和氚在1到2億度高溫條件下,像太陽一樣發生核聚變,為人類提供源源不斷的清潔能源,所以也被稱為“人造太陽”。通過該裝置的科學實驗,我國科學家在在高性能、穩態、長脈沖等離子體研究方面取得了多項原創性成果:2008年3月超導托卡馬克物理實驗連續重復實現了長達400秒的高溫等離子體放電,電子溫度超過1000萬攝氏度,2016年等離子體中心溫度達到5000萬攝氏度;2017年實現了穩定的101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行,創造了新的世界紀錄;2018年等離子體中心溫度達到1億攝氏度,并持續了10秒!“過去十年中,中國在聚變能源研究領域取得了飛速的進步,如今已躋身一流的聚變研發國家?!眮碜悦绹膰H聚變界領袖人物之一Tony Taylor 博士接受記者采訪時,這樣評價“科學島”全超導托卡馬克核聚變實驗裝置近年來所取得的令世界矚目的成就。就在一個月前,Tony Taylor正式出任在合肥成立的國際聚變能聯合中心主任。
徐國盛表示,聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施項目可行性研究報告獲得國家發改委正式批復,意味著這個重大項目在國家層面正式啟動。作為聚變堆的研發平臺,聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施將主要研發聚變堆關鍵部件的原型件及其測試平臺,對中國聚變工程實驗堆的建設作用十分重大。據悉,該設施主體工程由超導磁體研究系統、主機及偏濾器研究系統兩部分組成,目標是建成具有國際領先水平的超導磁體研究系統和主機及偏濾器研究系統,為聚變堆主機關鍵系統研究提供粒子流、電、磁、熱、力等極端實驗條件。
“按照聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施項目的科學目標,項目研發的超導磁體研究系統最大磁體測試尺寸直徑大于13米、最高磁體儲能大于25億焦、偏濾器研究系統最大粒子流大于1×1024每平方米每秒,這些都是國際領先的。”徐國盛告訴記者,該設施建成后將是國際磁約束聚變領域參數最高、功能最完備的綜合性研究平臺,既可以為我國開展聚變堆核心部件研發和建設提供建設技術基礎,又可以開展聚變堆條件下熱與粒子排除關鍵問題研究、大規模低溫和超導技術研究、強流粒子束與基礎等離子體研究以及為能源、信息、健康、環境、國防等交叉前沿領域提供研究平臺和強大的技術支撐。“設施建成后將向社會開放共享,服務于我國聚變堆科學技術研究,從而大大加快中國聚變工程實驗堆預研進程,為世界核聚變研究作出更多中國人應有的貢獻?!毙靽⒄f。
責任編輯:王振華