3月28日,中核集团核工业西南物理研究院新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿度,综合参数大幅跃升,中国可控核聚变技术取得重大进展。
最新实验数据显示,我国核聚变装置首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平,标志着中国可控核聚变向工程化应用迈出重要一步。
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中核集团“中国环流三号”总设计师 钟武律:
我们的实验实现了“双亿度”,综合参数也大幅跃升,标志着我国的核聚变研究挺进燃烧实验。我们自主研发的加热、控制与诊断等设备与系统首次投入运行,相关技术指标达到了国际前列,创造了我国核聚变研究多项新纪录。
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专家表示,人造太阳聚变反应释放能量巨大,聚变资源储量丰富,主要产物清洁安全,被称为“人类未来的理想能源”。挺进燃烧实验,意味着可控核聚变走向应用的核心环节。
未来,科研人员将对“中国环流三号”装置进行能力升级,进一步获得可控核聚变反应的核心关键数据。
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“中国环流三号”于2020年建成,总高8.39米,直径8米,是我国自主研制的可控核聚变大科学装置,也是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置。其能量产生原理与太阳发光发热相似,因此被称为新一代人造太阳。
可控核聚变作为面向国家重大需求的前沿颠覆性技术,具有资源丰富、环境友好等突出优势,是能够最终解决人类能源问题的重要途径之一。根据我国核工业中长期发展的远景目标,到本世纪中叶,要实现核聚变能的应用。
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“人造太阳”的工作原理是在装置中间的环形超高真空容器里面注入气体,然后把气体电离成等离子体,再利用强磁场把带电粒子控制住,再进行加温加压,来达到核聚变反应的条件。
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“中国环流三号”最新实验创造了我国聚变研究多项新纪录,涌现一批原创性、前沿性、突破性成果:
自主研发并成功应用多型国际一流的聚变研发核心装备
自主研制的高功率微波回旋管成功投入运行,最高注入功率达2.5MW,掌握了稳定获得电子内部输运垒的控制技术,实现电子温度1.6亿度。
建成并投运2套具有完全自主知识产权的高功率中性束注入加热系统(提升原子核温度的核心设备),单条束线最大功率达7兆瓦,跻身国际第一梯队。
成功突破高压电源的多项核心技术,自主研制的高压电源最高可实现120kV的直流输出,精度优于1%,总体技术达到国际先进水平。
首次提出并实现提高芯部能量约束的新方法
独创性探索了芯部能量约束调控方法,成功抑制了制约原子核温度提升的芯部磁流体不稳定性,攻克了电流剖面及密度剖面控制等技术难题,在国内首次实现原子核温度超过1亿度的可重复放电,标志着中国聚变装置运行的综合水平稳居世界前列。
高效解决聚变堆堆芯亿度级温度和等离子体密度精准测量的核心难题
自主研制的国际首套、精准度2倍于国际同行的三光栅精密光谱仪及紧凑型汤姆逊散射多色仪等数十余套核心装备,系统性突破了高时空分辨率、强抗辐射干扰、毫秒级动态响应等困扰聚变大科学装置诊断测量的核心技术壁垒,部分关键技术入选国际学术组织ITPA诊断国际联合实验课题。
关键“中枢神经系统”实现广泛应用
自主研发的聚变装置控制系统(CODIS)已在国内外10余家科研院所和高校的聚变装置得到应用,为未来聚变堆提供强健、有力的“中国芯”。
原创核心技术走出国门
原创超声分子束聚变加料技术并实现技术升级,发展了矢量注入及混杂注入原创性技术,保障聚变装置高参数运行的调控需求。该技术已立项ISO国际标准,成为中核集团西物院热氦检漏技术获批发布世界核聚变领域首项ISO标准后的又一重大创举。
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责任编辑丨龙旭
校对 | 陈宇
执行主编丨刘海草 张灏然
内容来源丨央视新闻、中核集团