中国新一代“人造太阳”首次放电成功。实现可控核聚变反应需要满足哪些条件?

1号电机,2号电机1480转,系统就绪;4号电机400转,系统准备好了吗?中国环流器二号M装置首次等离子体放电实验开始!?65438+2月4日14: 02,位于四川成都的中核集团核工业西南物理研究所内,中国环行器指挥控制中心大屏幕上闪烁着蓝色的电光灯。

新一代?人造太阳?设备?中国环流器2 M装置(HL-2M)正式建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术,将为我国自主设计和建造核聚变反应堆奠定坚实基础。

中国环流器二号M装置。李晟摄

放电温度可达到太阳核心温度的近10倍。

核聚变并不神秘。只要把氢的同位素氘和氚的原子核无限靠近,使它们发生聚变反应,就能释放出巨大的能量。原理看似简单,但很难控制聚变反应。

项目负责人刘勇说,要实现可控核聚变反应,必须满足三个苛刻条件:

第一,温度要高到1亿摄氏度以上才能把燃料变成等离子体;

第二,密度要足够高,这样两个原子核碰撞的几率高;

第三,等离子体长时间被限制在有限的空间内。

新建的中国环流器二号M装置于2009年获得国家原子能机构批准,由中核集团核工业西南物理研究院设计建造。是目前国内规模最大、参数最高的先进托卡马克装置,是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。

其等离子体体积是现有国产装置的两倍以上,等离子体电流容量提高到2.5兆安培以上,等离子体离子温度可达65438±0.5亿度,可实现高密度、高比压、高自举电流运行。

中国环流器2号M装置放电成功实例。李迪摄

放电的目的是使HL-2M真空室中的气体变成等离子体。我们的研究人员将在这个装置上进行不同种类的放电,最终目标是让足够多的等离子体加热到654.38+0亿度以上。我们太阳核心的温度是15万到2000万度,相当于太阳核心温度的近10倍。只有将等离子体加热到1亿度以上,才能实现受控核聚变。?相关研究人员表示。

取得多项突破性贡献?中国核聚变?智慧

在HL-2M装置建设期间,联合国内的一些研究机构----核工业西南物理研究所继续推进科学研究?无人区?。在装置物理和结构设计、特殊材料开发、材料连接和关键部件研发、总装集成等方面取得了多项突破。实现了可拆卸线圈结构,增强了控制操作水平,提高了装置物理的实验研究能力。

中国环流器二号M装置研制前期,正在进行设备调试和安装。照片由受访者提供

R&D团队先后攻克了高镍合金双曲面薄壁大型真空容器成型和焊接变形控制的关键技术。掌握了具有国际先进水平的异型铜合金厚板制造成形技术,实现了高强度膨胀螺栓总成的自主国产化;成功研制出国内首台具有国际先进水平的大型立轴脉冲发电机组。

以该项目成功研制的国内首台大型垂直轴脉冲发电机组为例,其R&D团队首创了多项独有技术,解决了六相大电流发电机、高速大惯量转子、宽带变控制保护系统等技术难题,在研制过程中形成了多项具有自主知识产权的创新成果。

中国实施核能发展?热堆-快堆-聚变堆?在三步走战略中,聚变能被视为解决能源问题的最后一步。发展核聚变能源不仅是解决中国战略能源需求的途径,而且对中国未来能源和国民经济的可持续发展具有重要的战略意义。