中國環流器二號M裝置成品
近日,據媒體報道,中國核工業集團公司西南物理研究所所長段旭儒在2019年中國核聚變能源大會上宣布,新一代國産可控核聚變設備的核心設備“中國環流器二號M”將于2020年投入使用,使之在可控核聚變研究方向上向前跨越了一大步,已經接近實用化的水准,此舉將奠定中國在可控核聚變方向的領先水准。
圖爲中國環流器二號M裝置
對此外媒紛紛給出了正面的評價,美國“新聞周刊”認爲,如果該項目能夠成功,該裝置朝著可控核聚變方向邁進了一大步,更接近最終目標,實現幾乎無限的廉價清潔能源。據段旭儒在大會上透露的消息,新設備將産生超過2億度的高溫,這個溫度是太陽核心溫度的13倍。而此前的核聚變項目産生的溫度爲1億度,由此可見,新裝備一旦順利投入使用將是一個極大的跨越。
托卡馬克裝置內部圖
如此劇烈的高溫,當前任何已知材料都無法承載,這就涉及到了一個核心裝備“中國環流器二號M”托卡馬克裝置。主要通過磁約束來穩定産生的高溫等離子團,避免其與設備的腔體産生接觸。由于托卡馬克裝置相對技術要求較低,更容易制造以及獲得初期的試驗數據,因此受到國際的廣泛追捧,是當前核聚變研究的主流方向。
試驗先進超導托卡馬克裝置
我們在可控核聚變方面的研究雖然起步較晚,蘇聯和美國在60年代就逐步展開可控核聚變的研究,但是我們的起點非常高,2006年9月28日,中國自主研究、自主設計並且自主建造的新一代熱核聚變裝置EAST成功完成了首次放電,成爲世界上第一個建成並投入使用的全超導非圓截面實驗裝置,隨後不斷突破,使得我們在核聚變的研究上穩居世界第一梯隊的位置。
罕見的EAST內部
可控核聚變技術不僅僅考驗著一個國家的物理水平,同時也考驗著一個國家的綜合實力水平,比如精加工零件技術、常溫超導技術、高能粒子束技術等等等等,而近年來中國不斷在多個領域有著突破性的發展,這也爲我們的核聚變技術打下了堅定的基礎,讓中國迅速成爲可控核聚變研究的強國。
托卡馬克裝置原理
按照目前的進度,預計首台可控核聚變的演示堆將于2025年建成並投入使用,到了2040年左右開始建設商用可控核聚變堆,從而實現人類近乎無限能源的夢想。新一代核聚變最大的特點就是使用氘作爲燃料,其安全性要遠遠超過核裂變,除此之外,其産生的廢物也不會有放射性,最重要的是氘在海水中提取,能夠最大限度的避免工業汙染,其一系列的優勢是當前裂變反應堆無法比擬的。