近日,在中国科学院合肥物质科学研究院EAST装置大厅内,技术人员戴着“小黄帽”紧张有序地进行装置的检修、升级工作,为下一轮实验作准备。
“团队正在进行高热负荷部件改造以及加热系统改造。加热系统部分包括低杂波电流驱动系统、电子回旋共振加热系统、离子回旋共振加热系统等。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所微波研究室研究员徐旵东说,这部分改造从今年年初开始谋划升级,前不久正式进入改造阶段。
太阳,普照万物,它的巨大能量来自内部的核聚变反应,而“人造太阳”是要在地球上实现可控的核聚变反应。
有了“人造太阳”,人类就像拥有了一座原料不竭且无污染的发电厂,实现“能源自由”,让地球水清天蓝。
EAST装置全称为全超导托卡马克核聚变实验装置,是世界首个非圆截面全超导托卡马克装置,因其拥有类似太阳的核聚变反应机制,也被称为“人造太阳”。
这个装置高约11米、直径约8米、重400余吨,形如“巨罐”。今年年初,这个“大家伙”刷新世界纪录,首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”。这一突破标志我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越,距离实现聚变发电又近一步。
徐旵东回顾说:“从60秒到100秒,再到200秒、300秒、403秒,最后到1066秒。我们经历了22轮物理实验,实验了整整15万次,每一次都是一个里程碑。”
为了实现“亿度千秒”的突破,等离子体所团队在多方面进行升级,提升加热系统稳定性、控制系统精准性、诊断系统可靠性等,还解决了高参数等离子体集成运行、第一壁热与粒子排出等前沿问题。
EAST装置上有核心技术200多项、专利2000余项,近百万个零部件协同工作。“超高温”“超低温”“超强磁场”是实现聚变点火的几个难点。
等离子体所科普主管蔡其敏告诉记者,实验时等离子体核心温度要达到1亿摄氏度甚至更高,运行时需要16000安培超大电流,承载这一电流的线圈要在零下269摄氏度的温度下工作,而运行时产生的磁场强度达到了地球磁场强度的约7万倍。
EAST的成功运行不仅是中国核聚变研究的重大突破,也在国际核聚变领域产生了深远影响。法国正在建造的国际热核聚变实验堆(ITER)是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程项目之一,中国是其成员国之一。
记者从等离子体所了解到,该所作为ITER中国工作组重要单位之一,承担了超导导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包,占中国承担ITER采购包任务的大部分。交付进度和产品质量在ITER合作的七方中居前列,创造多项第一,ITER组织总干事评价“中国在采购包研发生产方面领先于各方”。
眼下,科学岛以北,正加快研制“夸父”——聚变堆主机关键系统综合研究设施项目。
“通过等离子体所几代人的持续学习、研究、创造,EAST的国产化率超95%,关键设备、材料实现自主研发,而‘夸父’的国产化率将提升到100%。”该院等离子体所相关负责人说,未来,“人造太阳”的关键部件将在这里研发并且应用。(鹿嘉惠)
原文链接:https://kjt.ah.gov.cn/kjzx/mtjj/123074041.html
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