中國核聚變突破性進(jìn)展

2022-11-04 11:35  來(lái)源： 嘿嘿能源heypower  瀏覽：  

最近，中國核工業(yè)集團公司（CNNC）宣布，中國的“人造太陽(yáng)”HL-2M托卡馬克創(chuàng )造了新的運行記錄，其等離子體電流超過(guò)100萬(wàn)安培（1兆安培），“標志著(zhù)向聚變點(diǎn)火邁出了重要一步”。
 
1、核聚變

萬(wàn)物生長(cháng)靠太陽(yáng)。支撐人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的一切能量來(lái)自太陽(yáng)，而太陽(yáng)的能量則來(lái)自核聚變。
其實(shí)，核聚變并不神秘，只要將氫的同位素氘和氚的原子核無(wú)限接近，使其發(fā)生聚變反應，就能釋放出巨大能量。
然而，原理看似簡(jiǎn)單，但要讓聚變反應持續可控，可以說(shuō)難于上青天。
要實(shí)現可控核聚變反應，必須滿(mǎn)足三個(gè)苛刻條件：一是溫度要足夠高，使燃料變成超過(guò)1億℃的等離子體；二是密度要足夠高，這樣兩原子核發(fā)生碰撞的概率就大；三是等離子體在有限的空間里被約束足夠長(cháng)時(shí)間。
這就是聚變界通常所說(shuō)的“三乘積”中的要素——離子溫度、密度和能量約束時(shí)間。
2、中國環(huán)流

HL-2M（中國環(huán)流器二號M裝置）由中核集團位于四川省成都的西南物理研究所（SWIP）自主設計和建造，于2019年11月完工，并于2020年12月實(shí)現首次等離子體放電。
中核集團表示，等離子體電流強度是托卡馬克的關(guān)鍵參數，HL-2M托卡馬克現在的等離子體電流強度超過(guò)2.5兆安培，在體積超過(guò)1兆安培的條件下運行平穩。
SWIP聚變科學(xué)中心副主任、HL-2M實(shí)驗負責人鐘武在接受《科技日報》采訪(fǎng)時(shí)表示：“這一突破，標志著(zhù)中國在核聚變研究與開(kāi)發(fā)中向聚變點(diǎn)火邁出了重要一步。”
該托卡馬克在2021年12月實(shí)現了1,056秒的連續高溫等離子體運行，這是當時(shí)世界上同類(lèi)裝置運行時(shí)間最長(cháng)的一次。

SWIP作為中國受控核聚變研發(fā)的核心機構，是中國參與國際熱核實(shí)驗堆（ITER）的重要支持機構，開(kāi)發(fā)了各種類(lèi)型的磁約束聚變裝置。
中國于20世紀60年代開(kāi)始核聚變研究，中國可控核聚變研究與世界幾乎同步。自1955年錢(qián)三強、李正武等老一輩科學(xué)家提議開(kāi)展“可控熱核反應”以來(lái)，取得了一系列重要科研成果。

1954年，世界上第一個(gè)托卡馬克裝置由蘇聯(lián)建成。1984年，中國自主建造第一個(gè)托卡馬克裝置HL-1（中國環(huán)流器一號），是中國核聚變反應研究的一個(gè)重要里程碑，標志著(zhù)我國核聚變研究由技術(shù)跟蹤變?yōu)榇笮蛯?shí)驗，為中國自主設計、建造和運行核聚變裝置提供了經(jīng)驗。
1990年代，中國建成HL-1M (中國環(huán)流新一號)，2002年12月，中國利用德國贈送的一套退役裝置，建成HL-2A（中國環(huán)流器二號A），HL-2A是目前在中國運行的三大國產(chǎn)托卡馬克之一。
另外兩臺是位于合肥的中國科學(xué)院物理科學(xué)研究所（ASIPP）的實(shí)驗先進(jìn)超導托卡馬克（EAST）和華中科技大學(xué)（HUST）的J-TEXT。
3、HL-2M

HL-2M是中國先前型號HL-2A的升級版，HL-2M裝置的建造，是為了研究未來(lái)聚變堆相關(guān)物理及其關(guān)鍵技術(shù)，研究高比壓、高參數的聚變等離子體物理, 為下一步建造聚變堆打好基礎。
在高比壓、高參數條件下，研究一系列和聚變堆有關(guān)的工程和技術(shù)問(wèn)題。瞄準和ITER物理相關(guān)的內容，著(zhù)重開(kāi)展和燃燒等離子體物理有關(guān)的研究課題,包括等離子體約束和輸運、高能粒子物理、新的偏濾器位型、在高參數等離子體中的加料以及第一壁和等離子體相互作用等。
“對于中國人來(lái)說(shuō)，若要在ITER上發(fā)揮更多作用，像HL-2M這樣高參數運行的裝置不可或缺，一方面支撐ITER，為ITER開(kāi)展預先研究、并探索相關(guān)物理與工程問(wèn)題，另一方面就是作為我國可控核聚變人才培養的重要平臺。這是承上啟下的重要一步，不可逾越。”劉永說(shuō)道，“通常像HL-2M這樣的高參數運行裝置，可被稱(chēng)為ITER‘衛星’。而全世界正在運行的稱(chēng)得上ITER‘衛星’的科學(xué)裝置不多。HL-2M名副其實(shí)。”
劉永是中核集團核西物院HL-2M負責人。

2022年12月4日14時(shí)02分，HL-2M在成都建成并實(shí)現首次放電，標志著(zhù)中國自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術(shù)，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實(shí)基礎。
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