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“人造太阳”(HL-2M)首次放电!中国核聚变发展获重大突破

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来源:国资小新

12月4日14时02分,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电,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,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。

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“人造太阳”是可控核聚变装置的俗称,开发聚变能源是全球核聚变人一代代接力奔跑,致力于照亮人类未来的终极能源梦想。

中国环流器二号M装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置,是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置,由中核集团核工业西南物理研究院自主设计建造。该设备是实现我国核聚变能开发事业跨越式发展的重要依托装置,也是我国消化吸收ITER技术不可或缺的重要平台。

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    什么是核聚变

它有多么神秘?

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核聚变,顾名思义,是利用原子核聚变反应产生能量。人类最早发现的核聚变反应是太阳内的核反应,它不断地向外辐射能量,向地球输送能源。因此,核聚变也被看作是宇宙的能源。它的好处也是显而易见,比如安全性高,废料处理成本低,原料容易获得等等。

核聚变的燃料,氢的同位素氘在海水中储量极为丰富,从一升海水中提出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。核聚变反应堆不会产生污染环境的硫、氮氧化物,更不会释放温室效应气体,而且核聚变反应堆具有绝对的安全性。可以说它是一种无污染,无核废料,资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题

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这话说起来容易,实践起来谈何容易,太阳是一颗中等质量的恒星,质量相当于地球的N倍,其内部可以达到1500万度的高温和N个大气压的高压,所以能够产生可持续的核反应。而氢弹,其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信,利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。

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受控核聚变反可用惯性约束或者磁约束的方式使之发生可控的、安全的核聚变反应,从中获得的热量可以转化为机械能,进而转化为电能,以替代目前广为使用的化石能源。

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中核集团先后发展了多种类型的磁约束聚变研究装置,建成了中国环流器一号、新一号和二号A装置等三大国家重要科研设施,并取得了系列重大科研成果,树立了中国核聚变研究史上的一座座丰碑,为我国聚变能的发展奠定了坚实的科学工程技术与人才基础。

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在HL-2M装置建设过程中,核工业西南物理研究院联合国内多家研制单位,在装置物理与结构设计、特殊材料研制、材料连接与关键部件研发、总装集成等方面取得了多项突破。

实现了可拆卸线圈结构,增强了控制运行水平,提升了装置物理实验研究能力;

攻克了高镍合金双曲面薄壁件大型真空容器模压成型和焊接变形控制等关键技术;

掌握了具有国际先进水平的异形铜合金厚板材制造成型工艺,实现了高强度膨胀螺栓组件的自主国产化;

研制成功国际先进水平的国内首台大型立轴脉冲发电机组。

以HL-2M装置建设为牵引,我国掌握的特种材料、关键设备、极端条件精密制造等关键技术,已形成“同步辐射”效应,在航空、航天、电子等前沿领域实现创新应用。

HL-2M装置是实现我国核聚变技术高质量发展的重要依托,将使我国堆芯级等离子体物理研究及相关关键技术达到国际先进水平,成为中国携手世界核聚变能开发的国际合作平台。面向全球,它将吸引和集聚国际核聚变高端人才,培养造就一批具有国际水平的核聚变科技领军人才与高水平的创新团队,形成一批具有国际影响力的标志性科技成果。

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我国核能发展实施“热堆-快堆-聚变堆”三步走战略中,将聚变能作为解决能源问题的最终一步。开发核聚变能不仅是解决我国能源战略需求的途径,对我国未来能源与国民经济的可持续发展具有重大战略意义。目前,国家原子能机构正在研究布局一体化核聚变研究创新体系,打造国家级核聚变创新研究平台、国内外专家学者交流平台、青年科学家成长平台,全面促进我国核聚变事业由并跑向领跑迈进。

理论科普电力核能
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首次发布时间:2020-12-13
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