中国核聚变发展重大突破 新一代“人造太阳”装置首次放电

2020年12月04日 16:39 次阅读 稿源:新华社 条评论

实时监控大屏上一道电光闪过,稍作间歇又是一道,频繁闪烁……在成都西南角,我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(HL-2M)4日正式建成放电,标志我国正式跨入全球可控核聚变研究前列,HL-2M将进一步加快人类探索未来能源的步伐。

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2020年12月4日,中国新一代“人造太阳”装置——“中国环流器二号M”(HL-2M)装置在四川成都建成并实现首次放电,这标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为中国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。图为嘉宾参观“中国环流器二号M”(HL-2M)装置。 刘忠俊 摄

“中国环流器二号M”(HL-2M)装置由中核集团核工业西南物理研究院负责建造,采用了先进的结构和控制方式,是规模大、参数高的先进托卡马克装置。图为工程技术人员正在对“中国环流器二号M”进行最后的检查。刘忠俊 摄

可控核聚变装置俗称“人造太阳”,可将中国现有装置的最高等离子体电流从1兆安培提高到2.5兆安培以上,离子温度也将达到1亿摄氏度以上,可实现高密度、高比压、高自举电流运行,为深度参与ITER计划及未来自主设计、建造聚变堆提供了重要的技术平台。图为2019年9月20日,“中国环流器二号M”极向场7号(PF7)线圈起吊现场。核西物院提供  摄

2019年9月28日,“中国环流器二号M”真空室吊装。

2020年9月26日,“中国环流器二号M”烘烤和水冷管道安装现场。核西物院提供  摄

2020年7月19日,“中国环流器二号M”环向场线圈外弧段吊装现场。核西物院提供  摄

2020年12月4日,工作人员用手机与“中国环流器二号M”合影留念。 刘忠俊 摄

“中国环流器二号M”(HL-2M)装置首次放电瞬间。 刘忠俊 摄

2020年12月4日,“中国环流器二号M”(HL-2M)装置正在进行等离子体放电前的最后检查。 刘忠俊 摄

“核聚变由氘、氚离子聚合成氦,聚合中损失的质量转化为超强能量,这和太阳发光发热原理相同,所以可控核聚变研究装置又被称为‘人造太阳’。”中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所所长许敏介绍,“HL-2M是我国规模最大、参数最高的‘人造太阳’。”

可控核聚变需要超高温、超高密度等条件,多采用先进托卡马克装置,通过超强磁场将1亿摄氏度的等离子体约束在真空室内,达到反应条件。目前全球在共同探索其实现方法,建造模拟实验平台。HL-2M是我国自主知识产权的模拟核聚变研究装置。

该装置比上一代型号HL-2A更加紧凑,等离子体温度可达到1.5亿摄氏度,远超HL-2A的5500万摄氏度,等离子体体积三倍于HL-2A,等离子体电流强度六倍于HL-2A,可实现高密度、高比压、高自举电流运行,将大力提升我国堆芯级等离子体物理研究及相关关键技术研发水平。

聚变科学所总工程师杨青巍说:“国际上等离子体的磁约束时间大约不到1秒,HL-2M可实现10秒,对超高温等离子体的磁现象、流体不稳定性、约束湍流等前沿研究具有重大意义。它也是国际热核聚变实验堆计划(ITER)的重要支撑。”

国际热核聚变实验堆计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程,我国于2006年正式签约加入该计划。法国、日本、美国、英国等多国科学家持续多年在成都进行联合研究,并设立“中法联合实验周”,推动了全球相关科研进展。

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