中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

實時監控大屏上一道電光閃過,稍作間歇又是一道,頻繁閃爍……在成都西南角,我國新一代可控核聚變研究裝置「中國環流器二號M」(HL-2M)4日正式建成放電,標志我國正式跨入全球可控核聚變研究前列,HL-2M將進一步加快人類探索未來能源的步伐。

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2020年12月4日,中國新一代「人造太陽」裝置——「中國環流器二號M」(HL-2M)裝置在四川成都建成並實現首次放電,這標志着中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術,為中國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。圖為嘉賓參觀「中國環流器二號M」(HL-2M)裝置。 劉忠俊 攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

「中國環流器二號M」(HL-2M)裝置由中核集團核工業西南物理研究院負責建造,採用了先進的結構和控制方式,是規模大、參數高的先進托卡馬克裝置。圖為工程技術人員正在對「中國環流器二號M」進行最後的檢查。劉忠俊 攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

可控核聚變裝置俗稱「人造太陽」,可將中國現有裝置的最高等離子體電流從1兆安培提高到2.5兆安培以上,離子溫度也將達到1億攝氏度以上,可實現高密度、高比壓、高自舉電流運行,為深度參與ITER計劃及未來自主設計、建造聚變堆提供了重要的技術平台。圖為2019年9月20日,「中國環流器二號M」極向場7號(PF7)線圈起吊現場。核西物院提供  攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2019年9月28日,「中國環流器二號M」真空室吊裝。

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2020年9月26日,「中國環流器二號M」烘烤和水冷管道安裝現場。核西物院提供  攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2020年7月19日,「中國環流器二號M」環向場線圈外弧段吊裝現場。核西物院提供  攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2020年12月4日,工作人員用手機與「中國環流器二號M」合影留念。 劉忠俊 攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

「中國環流器二號M」(HL-2M)裝置首次放電瞬間。 劉忠俊 攝

中國核聚變發展重大突破 新一代「人造太陽」裝置首次放電

2020年12月4日,「中國環流器二號M」(HL-2M)裝置正在進行等離子體放電前的最後檢查。 劉忠俊 攝

「核聚變由氘、氚離子聚合成氦,聚合中損失的質量轉化為超強能量,這和太陽發光發熱原理相同,所以可控核聚變研究裝置又被稱為『人造太陽』。」中核集團核工業西南物理研究院聚變科學所所長許敏介紹,「HL-2M是我國規模最大、參數最高的『人造太陽』。」

可控核聚變需要超高溫、超高密度等條件,多採用先進托卡馬克裝置,通過超強磁場將1億攝氏度的等離子體約束在真空室內,達到反應條件。目前全球在共同探索其實現方法,建造模擬實驗平台。HL-2M是我國自主知識產權的模擬核聚變研究裝置。

該裝置比上一代型號HL-2A更加緊湊,等離子體溫度可達到1.5億攝氏度,遠超HL-2A的5500萬攝氏度,等離子體體積三倍於HL-2A,等離子體電流強度六倍於HL-2A,可實現高密度、高比壓、高自舉電流運行,將大力提升我國堆芯級等離子體物理研究及相關關鍵技術研發水平。

聚變科學所總工程師楊青巍說:「國際上等離子體的磁約束時間大約不到1秒,HL-2M可實現10秒,對超高溫等離子體的磁現象、流體不穩定性、約束湍流等前沿研究具有重大意義。它也是國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)的重要支撐。」

國際熱核聚變實驗堆計劃是當今世界規模最大、影響最深遠的國際大科學工程,我國於2006年正式簽約加入該計劃。法國、日本、美國、英國等多國科學家持續多年在成都進行聯合研究,並設立「中法聯合實驗周」,推動了全球相關科研進展。

來源:cnBeta