中國正積極開展下一代超導(dǎo)聚變堆設(shè)計(jì)和預(yù)研

2017/8/14 10:37:05

在俗稱“人造太陽”的核聚變發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，一方面，中國積極參與國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃(ITER)，ITER采購包研制進(jìn)展已躍居ITER國際合作七方的前列。另一方面，中國自主設(shè)計(jì)、建設(shè)、成功運(yùn)行了世界上首臺全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”(EAST)。

在此基礎(chǔ)上，以解決人類未來戰(zhàn)略新能源——受控?zé)岷司圩兡転槟繕?biāo)、長期從事磁約束核聚變研究的中國科學(xué)院等離子體物理研究所(中科院等離子體所)，正積極開展中國下一代超導(dǎo)聚變堆(CFETR)的設(shè)計(jì)和相關(guān)預(yù)研，期望通過5-6年的努力，完成中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件預(yù)研，具備建設(shè)世界第一個(gè)能夠長時(shí)間發(fā)電的聚變實(shí)驗(yàn)工程堆的能力，在下一個(gè)五年計(jì)劃的中后期開始中國磁約束工程實(shí)驗(yàn)堆的立項(xiàng)和建設(shè)。

經(jīng)過30多年的合作和努力，中國超導(dǎo)托卡馬克研究已經(jīng)走到了國際前沿，“我們的夢想就是讓世界第一個(gè)聚變反應(yīng)堆率先在中國發(fā)電”。中科院等離子體所所長李建剛研究員說，核聚變的最大意義就是它的資源無限，可以利用海水里的氘，為人類提供干凈的能源，海水里的氘，人類可以使用一百億年以上。

他笑言，自己還有十幾年退休，只要國家對核聚變發(fā)電研究拿出當(dāng)年“兩彈一星”十分之一的重視強(qiáng)度，以足夠的投入給予持續(xù)支持，“退休前實(shí)現(xiàn)夢想，基本完成中國聚變堆的建設(shè)還是很有可能的”。

據(jù)介紹，中科院等離子體所1978年建所以來，先后建成并運(yùn)行了三代托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置：常規(guī)磁體托卡馬克HT-6B、HT-6M;中國第一個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克HT-7;世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克EAST，取得一系列具有國際領(lǐng)先水平的科研成果，為世界聚變科技發(fā)展做出重大創(chuàng)新貢獻(xiàn)。

EAST國際顧問委員會不久前在合肥召開第五次會議稱，EAST是目前國際上唯一有演示未來ITER將會遇到關(guān)鍵物理和技術(shù)問題的裝置，毫無疑問這對于ITER及未來的聚變電站都具有重要借鑒意義。例如，EAST在國際上首次采用高溫超導(dǎo)電流引線，而中國這一技術(shù)成功應(yīng)用于ITER，可為ITER節(jié)省人民幣1000萬元/年的制冷電耗，并可減少1.5億元人民幣的低溫系統(tǒng)建設(shè)投資。

目前，EAST正在進(jìn)行全面升級，預(yù)計(jì)2013年底完成。其升級前實(shí)現(xiàn)400秒、電子溫度超過攝氏2000萬度的等離子體放電，升級后有望達(dá)到1000秒攝氏1億度目標(biāo)，性能提升100倍左右。

李建剛表示，中科院等離子體所在三代托卡馬克裝置的建設(shè)和運(yùn)行以及參加ITER計(jì)劃過程中，已培養(yǎng)和鍛煉出一支年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)科搭配得當(dāng)并已取得巨大成績的物理研究和工程技術(shù)隊(duì)伍，為EAST升級運(yùn)行、參與ITER計(jì)劃和中國下一代超導(dǎo)聚變堆預(yù)研，奠定了堅(jiān)實(shí)的人才和技術(shù)基礎(chǔ)。

未來，中科院等離子體所將繼續(xù)瞄準(zhǔn)世界核聚變科學(xué)前沿和國家對戰(zhàn)略能源需求，圍繞國家核聚變能源研究發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，在積極開展中國下一代超導(dǎo)聚變堆設(shè)計(jì)和相關(guān)預(yù)研的同時(shí)，還要將該所打造成為一個(gè)在國際核聚變領(lǐng)域中地位不可或缺、作用不可替代，以開展先導(dǎo)性、前瞻性研究為主的世界先進(jìn)水平的磁約束核聚變研究基地。