中國正積極開展下一代超導(dǎo)聚變堆設(shè)計和預(yù)研

2017/8/14 10:37:05

在俗稱“人造太陽”的核聚變發(fā)電實驗裝置領(lǐng)域，一方面，中國積極參與國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)，ITER采購包研制進展已躍居ITER國際合作七方的前列。另一方面，中國自主設(shè)計、建設(shè)、成功運行了世界上首臺全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置“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驗堆的設(shè)計和關(guān)鍵部件預(yù)研，具備建設(shè)世界第一個能夠長時間發(fā)電的聚變實驗工程堆的能力，在下一個五年計劃的中后期開始中國磁約束工程實驗堆的立項和建設(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”十分之一的重視強度，以足夠的投入給予持續(xù)支持，“退休前實現(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，先后建成并運行了三代托卡馬克核聚變實驗裝置：常規(guī)磁體托卡馬克HT-6B、HT-6M;中國第一個圓截面超導(dǎo)托卡馬克HT-7;世界上第一個非圓截面全超導(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。

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正在進行全面升級，預(yù)計2013年底完成。其升級前實現(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)和運行以及參加ITER計劃過程中，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)隊伍，為EAST升級運行、參與ITER計劃和中國下一代超導(dǎo)聚變堆預(yù)研，奠定了堅實的人才和技術(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)計和相關(guān)預(yù)研的同時，還要將該所打造成為一個在國際核聚變領(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水平的磁約束核聚變研究基地。