免费菠萝视频app下载

中國環流器二號M裝置真空室吊裝。范 晉攝

中國環流器二號M裝置PF7B線圈起吊。范 晉攝

取得豐碩科研成果的中國環流器二號A裝置。關 宇攝

技術人員合力安裝真空室外壁磁通環。范 晉攝
　　（本版圖片均為中核集團核工業西南物理研究院提供）

萬物生長(chang)靠太(tai)陽。今天支撐人類社會運轉(zhuan)的幾乎一切能源(yuan)，從煤、石油(you)、天然氣，到(dao)風能、生物能，其本質都是太(tai)陽能，而(er)太(tai)陽上的能量來自(zi)內部的核聚變反應(ying)。

就(jiu)像兒歌中(zhong)所(suo)唱的，“我(wo)有一(yi)個(ge)美麗的愿(yuan)望，長(chang)大以(yi)后能播(bo)種太陽(yang)”，長(chang)久以(yi)來，人類(lei)一(yi)直希望通(tong)過可控核聚變反應(ying)，來創造出“人造太陽(yang)”，從(cong)而獲得源源不絕的能源，大幅改(gai)善人們的生活(huo)。

就在前不(bu)久，中國核(he)(he)(he)工(gong)(gong)業集團宣(xuan)布(bu)，新(xin)一(yi)代可控核(he)(he)(he)聚(ju)變研究裝置“中國環流器(qi)二號M”，預計于(yu)2020年投入運行。中核(he)(he)(he)集團核(he)(he)(he)工(gong)(gong)業西南物(wu)理研究院院長(chang)段旭(xu)如表(biao)示，該實驗裝置的建成將為人類真正(zheng)掌握(wo)可控核(he)(he)(he)聚(ju)變提供重要技術支撐(cheng)。我們(men)距離“人造(zao)太陽”的夢想，又近(jin)了一(yi)步。

源源不絕的清潔能源

眾所(suo)周知(zhi)，石(shi)(shi)油是工業(ye)的血(xue)液。但以石(shi)(shi)油為代表的化石(shi)(shi)能源，有兩(liang)個繞不開的問題：一是不可(ke)再生(sheng)，二(er)是污染。即便頁巖氣、可(ke)燃冰等新型(xing)能源被不斷開發，但歸根結底都有消耗殆盡(jin)的一天(tian)。而(er)目前(qian)的核(he)裂變能也存在(zai)著反(fan)應原料（鈾(you)等）有限、核(he)廢料放(fang)射性污染的問題。

有沒有一種能源，既無窮(qiong)無盡(jin)，又(you)清(qing)潔環保？還真有一個，就是可控核聚變。

從“進口”上(shang)說，可控核(he)聚(ju)變所需(xu)的(de)反應原(yuan)料（氘(dao)(dao)原(yuan)子和氚原(yuan)子），在(zai)地球上(shang)非常(chang)豐(feng)富。氘(dao)(dao)在(zai)海(hai)水中儲量極大(da)，1公(gong)升海(hai)水里提取(qu)出的(de)氘(dao)(dao)，在(zai)完全的(de)聚(ju)變反應中可釋放相(xiang)當于(yu)燃燒300公(gong)升汽油的(de)能量；而氚可通過中子與鋰反應生成，在(zai)地殼(ke)和海(hai)水中，鋰都是大(da)量存在(zai)的(de)。

從“出口”上說，可控核聚變的產物為(wei)氦和(he)中子(zi)，不排(pai)放有害氣體(ti)，也幾乎沒有放射性污染，具有環(huan)境友好的優點。

“核(he)聚(ju)變能一(yi)旦(dan)實(shi)現和(he)平(ping)利(li)用(yong)，地(di)球上的(de)能源將(jiang)(jiang)取之(zhi)不(bu)盡用(yong)之(zhi)不(bu)竭，因能源短缺帶(dai)來的(de)社(she)會問(wen)題可得到徹底解決，人(ren)們的(de)生活(huo)水平(ping)也將(jiang)(jiang)因此而(er)得到極大提高。”段旭(xu)如(ru)說，像海水淡化(hua)、星際飛船這(zhe)類(lei)工程(cheng)，過去因耗(hao)能太(tai)大而(er)令人(ren)們猶豫不(bu)決，而(er)未(wei)來在可控核(he)聚(ju)變能的(de)支持下，都將(jiang)(jiang)能夠更快發展(zhan)。

不僅零(ling)污染、用不完，可(ke)控核(he)聚變(bian)還有另一個重要特點：固有安全性(xing)。許多人一想到用核(he)能發電，就會想到切爾諾貝利核(he)事故(gu)或者(zhe)福島核(he)事故(gu)，從而有了“恐(kong)核(he)”心(xin)理，談核(he)色(se)變(bian)。事實上，核(he)聚變(bian)反應(ying)需(xu)要氘氚燃料達到上億(yi)攝(she)氏度(du)的高(gao)溫和足夠高(gao)的密度(du)等苛刻條件，任何一點細微條件的缺失，都會導致溫度(du)密度(du)的下降，致使聚變(bian)反應(ying)停止。

然(ran)而，世界上(shang)仍然(ran)有許(xu)多環(huan)保機構公開指責核(he)聚(ju)變所存在的(de)(de)安全隱患(huan)，包括產(chan)生核(he)廢料(liao)以及核(he)泄(xie)漏(lou)的(de)(de)風險。對(dui)此，段旭如解釋：“由(you)于燃燒的(de)(de)氘氚等離子體被(bei)磁場(chang)約束在真空容器內，其(qi)密(mi)度比空氣低數個(ge)量(liang)級(ji)，聚(ju)變堆氘氚燃料(liao)含量(liang)也較低，因此不會(hui)引起爆炸(zha)，也不會(hui)導致泄(xie)漏(lou)事故(gu)。”

理想很美好，但實現起(qi)來(lai)并不容易。一個最明顯的問題，就是用(yong)什么容器來(lai)承(cheng)載核聚變(bian)。

據段(duan)旭如介紹，在(zai)地球上(shang)利(li)用核(he)(he)聚變能，要求在(zai)人工控制條件下等離(li)子體(ti)的(de)(de)離(li)子溫(wen)度(du)(du)(du)達到(dao)1億攝氏度(du)(du)(du)以上(shang)。“1億度(du)(du)(du)是什(shen)么概念？太(tai)陽的(de)(de)核(he)(he)心溫(wen)度(du)(du)(du)大(da)概在(zai)1500萬度(du)(du)(du)至2000萬度(du)(du)(du)；而地球上(shang)最(zui)耐高溫(wen)的(de)(de)金屬材(cai)料(liao)鎢在(zai)3000多度(du)(du)(du)就會(hui)熔(rong)化(hua)。1億度(du)(du)(du)，已(yi)經超過太(tai)陽核(he)(he)心溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)5至6倍了。”中(zhong)核(he)(he)集團核(he)(he)工業西(xi)南(nan)物理研究(jiu)院特聘(pin)研究(jiu)員(yuan)鐘(zhong)武律解釋說，“在(zai)地球上(shang)，沒有任何材(cai)料(liao)可以把1億度(du)(du)(du)高溫(wen)的(de)(de)等離(li)子體(ti)給直接(jie)包裹起來。”

不(bu)(bu)過這個(ge)問(wen)題還(huan)是(shi)難不(bu)(bu)倒(dao)人類(lei)科學家(jia)，他們“無招(zhao)勝有招(zhao)”，想(xiang)出(chu)了(le)用強磁(ci)場來約(yue)束高溫核聚變(bian)燃料的(de)辦(ban)法。但具體用什(shen)么裝置來實現，還(huan)要繼續(xu)探索。從20世紀(ji)50年(nian)代開(kai)始，英(ying)、美、蘇等(deng)國(guo)科學家(jia)前赴(fu)后繼，快箍縮、磁(ci)鏡、仿(fang)星器等(deng)不(bu)(bu)同的(de)技(ji)術路線此消(xiao)彼長。競爭延續(xu)到了(le)1960年(nian)代，最(zui)終由(you)蘇聯科學家(jia)提(ti)出(chu)的(de)托卡馬克方(fang)(fang)案異(yi)軍(jun)突起，效果驚人，國(guo)際(ji)聚變(bian)界的(de)重點研究方(fang)(fang)向隨(sui)之轉向了(le)托卡馬克。

攻堅克難的核聚變人

當世(shi)界的(de)可控(kong)核聚(ju)變(bian)研究如火如荼時，中國“人造太陽”的(de)建設也沒有掉隊。早在1955年(nian)，錢三強(qiang)和剛留美(mei)歸(gui)來的(de)李正武等科學家便提議開展中國的(de)“可控(kong)熱核反應”研究，這與國際社會關注核聚(ju)變(bian)幾乎同步。

1965年(nian)，根據國家(jia)“三線”建(jian)設統一規劃，在(zai)四(si)川省(sheng)樂山市郊區，建(jian)立了(le)當時中國最大的核(he)聚(ju)變研(yan)究(jiu)(jiu)基(ji)地——西南物(wu)理研(yan)究(jiu)(jiu)所，這(zhe)也(ye)是中核(he)集團核(he)工業西南物(wu)理研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)（以(yi)下簡(jian)稱“核(he)西物(wu)院(yuan)”）的前(qian)身。

而中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)核(he)(he)聚變研究史上的(de)(de)重要里程碑，當屬(shu)1984年(nian)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)環流(liu)器一號(hao)（HL－1）的(de)(de)建成。這是(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)核(he)(he)聚變領域的(de)(de)第一座(zuo)大科學裝置，它為中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)自(zi)主設計、建造(zao)、運行“人造(zao)太陽”培養(yang)了(le)大批人才，積累了(le)豐富經驗。

上世紀80年代，作(zuo)家莫(mo)然(ran)曾造訪位于108級石梯之(zhi)高的(de)(de)荒(huang)山(shan)上的(de)(de)研究所(suo)(suo)。據她回憶(yi)，剛(gang)搬(ban)遷至樂(le)山(shan)時，所(suo)(suo)里條(tiao)件(jian)簡陋，可謂一(yi)貧如洗(xi)。研究者缺乏住所(suo)(suo)，甚至只(zhi)能睡在帳篷(peng)里。但中國可控核聚變研究的(de)(de)“搖籃(lan)”恰(qia)(qia)恰(qia)(qia)是誕生在這樣(yang)艱苦的(de)(de)環境中，這離(li)不開(kai)研究者開(kai)荒(huang)拓土、篳路藍縷之(zhi)功。正如莫(mo)然(ran)所(suo)(suo)說：“盡管(guan)研究所(suo)(suo)的(de)(de)房間就像山(shan)洞(dong)一(yi)樣(yang)，但我們的(de)(de)科(ke)學家具(ju)有舍己的(de)(de)奉獻精(jing)神，就在那樣(yang)的(de)(de)環境中，他們制造出(chu)了‘中國環流器一(yi)號’，光設(she)計(ji)圖紙就有3層樓那樣(yang)高。”

從此，中(zhong)國(guo)磁約束聚變一步步從無(wu)到(dao)有(you)，從小到(dao)大(da)，從弱(ruo)到(dao)強(qiang)。1995年(nian)中(zhong)國(guo)第一個超導托(tuo)卡(ka)馬克裝置(zhi)HT-7在合肥(fei)建成(cheng)；2002年(nian)中(zhong)國(guo)建成(cheng)第一個具(ju)有(you)偏濾器位形的托(tuo)卡(ka)馬克裝置(zhi)中(zhong)國(guo)環流器二號 A（HL－2A）；2006年(nian)，世界上(shang)第一個全超導托(tuo)卡(ka)馬克裝置(zhi)東方超環（EAST）首次等離子體放電成(cheng)功……

而預計2020年投入(ru)運(yun)行的“中國(guo)環流器二號M”裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)將成(cheng)為(wei)中國(guo)規模最大、參數最高(gao)的磁約束可控核聚(ju)變實驗研究(jiu)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，其等離(li)(li)子(zi)體體積為(wei)中國(guo)現(xian)有(you)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的2倍以上，離(li)(li)子(zi)溫(wen)度將達到(dao)1億攝氏度以上，可將電(dian)流從(cong)中國(guo)現(xian)有(you)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的1兆(zhao)(zhao)安(an)培提高(gao)到(dao)3兆(zhao)(zhao)安(an)培。

作為一(yi)個歷經多(duo)(duo)(duo)年(nian)研制(zhi)的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)項目，中(zhong)(zhong)國環流(liu)器(qi)二號(hao)M精細的(de)(de)(de)部件(jian)工藝很多(duo)(duo)(duo)都(dou)是前無古人的(de)(de)(de)創造。就(jiu)像在(zai)裝(zhuang)置設備(bei)“真空室”中(zhong)(zhong)，許多(duo)(duo)(duo)細小(xiao)的(de)(de)(de)誤差是現有(you)檢測儀器(qi)所無法感(gan)知(zhi)的(de)(de)(de)，很多(duo)(duo)(duo)時候(hou)甚(shen)至需要自主開發新(xin)的(de)(de)(de)檢驗(yan)設備(bei)，因為連塵(chen)埃般(ban)大小(xiao)的(de)(de)(de)缺陷(xian)都(dou)會影響(xiang)最終的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)結果。

為了(le)(le)保障中(zhong)心(xin)柱這(zhe)個(ge)高約2層樓、重約80噸的裝(zhuang)置設備在移動(dong)過程中(zhong)不受磕碰，且(qie)安裝(zhuang)精度不超過0.1毫米偏差，二號M裝(zhuang)置線圈團(tuan)隊在1個(ge)月內做(zuo)了(le)(le)十(shi)幾種方案，短短2分鐘的路(lu)程，研究團(tuan)隊最終耗費了(le)(le)近9個(ge)小時才成功(gong)完成搬運。“移動(dong)中(zhong)，大家像呵(he)護(hu)寶(bao)貝一樣。”項目線圈組負(fu)責人劉曉龍說，“還不錯，我(wo)們(men)成功(gong)了(le)(le)。”

“既然把任務(wu)交給(gei)我(wo)(wo)們這個(ge)團隊了，我(wo)(wo)們就有義(yi)務(wu)把事(shi)情做好，給(gei)中核集(ji)團、給(gei)核工業乃至國家一個(ge)交代。”中國環(huan)流器二號M裝置項目經理劉(liu)永的話擲地有聲(sheng)。

走向國際的中國團隊

可控(kong)核(he)聚變研(yan)究非(fei)常困難，難到什么程度？鐘武(wu)律(lv)給(gei)我(wo)們做了(le)一(yi)個比(bi)較：“世(shi)界(jie)上第一(yi)顆原子(zi)彈(dan)爆炸以(yi)后，不到十年核(he)裂變就實(shi)現(xian)了(le)和平利用(yong)，建成(cheng)了(le)核(he)電(dian)站。科學家們想，氫彈(dan)成(cheng)功以(yi)后，應該也(ye)用(yong)不了(le)多(duo)長時間就能(neng)夠實(shi)現(xian)核(he)聚變的(de)和平利用(yong)，實(shi)現(xian)可控(kong)核(he)聚變。但(dan)后來(lai)(lai)的(de)研(yan)究發現(xian)，并沒(mei)有(you)那么簡單，它需(xu)要(yao)全(quan)世(shi)界(jie)的(de)科學家一(yi)起(qi)來(lai)(lai)努(nu)力(li)完成(cheng)。”

于是(shi)就有了2006年國(guo)際(ji)熱核(he)聚變實驗(yan)堆(dui)（ITER）計劃(hua)的(de)簽署(shu)。由中(zhong)(zhong)國(guo)、美國(guo)、歐盟、俄羅(luo)斯、日本、韓國(guo)和(he)印(yin)度七方參(can)與，計劃(hua)在法國(guo)南部普羅(luo)旺斯地區共同建造(zao)一(yi)個世界(jie)上最大(da)的(de)托卡(ka)馬克(ke)裝(zhuang)置。ITER是(shi)目前全球影響最深(shen)遠且最大(da)的(de)國(guo)際(ji)合作項目之一(yi)，也是(shi)中(zhong)(zhong)國(guo)以(yi)平等(deng)身份參(can)加(jia)的(de)最大(da)國(guo)際(ji)科技合作項目。其中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)國(guo)承擔了大(da)概9%的(de)采購(gou)包(bao)研發任務。

“我國(guo)(guo)這些(xie)年磁約束聚變研究(jiu)進展(zhan)得(de)益于參(can)加ITER計劃。”段旭如(ru)說，比(bi)如(ru)中國(guo)(guo)環流器二號M在(zai)設計建(jian)造過程中，通過與國(guo)(guo)際上(shang)現有托卡馬克裝置的(de)交流學習，吸取了(le)許多(duo)設計建(jian)造與運行托卡馬克的(de)成功經(jing)驗。

鐘武(wu)律(lv)還(huan)舉了(le)核西物院研(yan)(yan)發ITER第(di)一(yi)壁采購(gou)包(bao)半原型部件的(de)(de)(de)例子。“這(zhe)是中國團隊承擔的(de)(de)(de)一(yi)份高難(nan)度任(ren)務。當時世(shi)界上(shang)(shang)(shang)滿足ITER第(di)一(yi)壁特殊材料要(yao)求的(de)(de)(de)只有(you)(you)美國。我院的(de)(de)(de)科(ke)研(yan)(yan)團隊聯合國內有(you)(you)關單位通(tong)過十多(duo)(duo)年的(de)(de)(de)努(nu)力，不(bu)(bu)僅在(zai)(zai)(zai)特殊材料的(de)(de)(de)制(zhi)備上(shang)(shang)(shang)，而且在(zai)(zai)(zai)焊接工(gong)藝等多(duo)(duo)項技術上(shang)(shang)(shang)取得(de)了(le)突破(po)，2016年成功研(yan)(yan)制(zhi)的(de)(de)(de)ITER超熱負(fu)荷(he)第(di)一(yi)壁半原型部件在(zai)(zai)(zai)國際上(shang)(shang)(shang)率(lv)先通(tong)過認證，也讓中國在(zai)(zai)(zai)這(zhe)個技術上(shang)(shang)(shang)達到世(shi)界先進(jin)水平。”鐘武(wu)律(lv)說，“目前中國承擔的(de)(de)(de)ITER采購(gou)包(bao)，不(bu)(bu)管是在(zai)(zai)(zai)研(yan)(yan)發進(jin)度還(huan)是在(zai)(zai)(zai)完(wan)成質量方面(mian)，都處(chu)于七方的(de)(de)(de)前列。在(zai)(zai)(zai)國際聚變(bian)舞臺上(shang)(shang)(shang)，中國有(you)(you)了(le)更(geng)大(da)的(de)(de)(de)話語權(quan)。”

對中(zhong)(zhong)國可控核(he)聚變(bian)實(shi)力的(de)認可，還(huan)在(zai)(zai)不斷升級。2019年(nian)9月(yue)30日，ITER主機安(an)裝一號(hao)合(he)同在(zai)(zai)北(bei)京簽約，由中(zhong)(zhong)核(he)集(ji)團牽頭的(de)中(zhong)(zhong)法聯合(he)體中(zhong)(zhong)標該(gai)工(gong)程(cheng)(cheng)。這個工(gong)程(cheng)(cheng)安(an)裝的(de)是(shi)ITER裝置(zhi)最重要的(de)核(he)心設備，其重要性相當于核(he)電(dian)站的(de)反應堆、人體里的(de)心臟。這是(shi)有史(shi)以來中(zhong)(zhong)國企業在(zai)(zai)歐(ou)洲市場中(zhong)(zhong)標的(de)最大核(he)能工(gong)程(cheng)(cheng)項目合(he)同。

ITER組織總干(gan)事比戈說：“我們很高興找到了高素質的(de)積極的(de)合作伙(huo)伴來完成這項工(gong)作。我們期待著(zhu)與世界知名的(de)行業專家合作，按(an)時(shi)、按(an)規(gui)格安裝(zhuang)世界上最(zui)具挑(tiao)戰(zhan)性、最(zui)有前途(tu)和最(zui)重要的(de)科學設備之一。”

“通過國(guo)(guo)際競標拿到了ITER項目最核(he)心部分的安裝工程(cheng)，證明(ming)我(wo)們(men)的團隊在(zai)(zai)世界(jie)上是(shi)領先的。”中核(he)集團董(dong)事(shi)長(chang)余劍鋒豪(hao)情滿懷地(di)總結道，“這也標志(zhi)著我(wo)們(men)國(guo)(guo)家在(zai)(zai)核(he)電事(shi)業，在(zai)(zai)核(he)能工程(cheng)的建設安裝方面，達到了世界(jie)先進水平。”（記(ji)者(zhe) 韓維正(zheng) 劉樂(le)藝）

掃一掃在手機打開當前頁