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我國可控核聚變技術水平

生活 更新时间:2024-10-05 12:55:18

可控核聚變裝置又被叫做“人造太陽”,因為它能制造像太陽内部一樣的高溫,實際上随着技術的進步,如今的可控核聚變裝置能制造的溫度比太陽内部的溫度(約1500萬攝氏度)還高得多。

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就在10月21日,人民網等媒體稱我國的核聚變領域的大科學裝置——中國環流器二号M裝置(HL-2M)科學研究再獲新進展,近期制造出1.5億℃的高溫,比太陽内部的溫度還要高得多,同時還制造了超過100萬安培(1兆安)的等離子體電流,創造了我國可控核聚變裝置的運行新記錄。

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HL-2M裝置是用來研究可控核聚變堆相關物理及其關鍵技術,研究高比壓、高參數聚變的,也是我國目前規模最大、參數最高的托卡馬克裝置,其核心裝備設計原理和構造基本與國際托卡馬克裝置(ITER)一緻,是我國探索可控核聚變的重要實驗性裝置,其内部有一個真空容器艙,試驗前需要在裡面裝入氫氣(通常是氫的同位素氘或氚),然後對其進行電離變成等離子體,電流需要一兆安以上,再用磁場将其控制住,等離子體就可以在真空艙中懸浮起來,産生高溫的時候就不會燒掉到容器壁。

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衡量可控核聚變裝置及核聚變研究水平有三個參數指标:分别是燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間,其中等離子體電流強度是托卡馬克核聚變裝置最有用的核心參數,它的大小将顯著影響三個參數中的等離子體密度和能量約束時間,一般認為裝置中産生的等離子體電流達到100萬安培(1兆安)是實現聚變能源的必要條件,因此将來的托卡馬克聚變堆必須在兆安級電流下穩定運行,如今HL-2M裝置等離子體電流強度突破100萬安培意義重大,意味着這種裝置已經達到點火要求,實現聚變穩定運行的必要條件已經達到,可控核聚變的實現有望了。

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不過100萬安培的電流輸出并不是HL-2M裝置的極限,該裝置的運營單位——中核集團核工業西南物理研究院的負責人表示HL-2M裝置的等離子體電流能力可以達到2.5兆安以上,也就是說可以達到250萬安培,目前它的潛力也僅是發揮了2/5而已,遠未到達它的極限,但實驗已經證明該裝置可以在百萬安培級别的等離子體電流下正常運行,技術方面則标志着我國核聚變研發距離聚變點火邁進了重要一步。

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去年底時,中科院合肥物質科學研究院的全超導托卡馬克裝置實現了在7000萬攝氏度的高溫下運行1056秒的世界紀錄,并且還在1.2億攝氏度的情況下運行了101秒,而中核西南物理研究院的HL-2M實現了1.5億℃的運行,百萬安培等離子體電流的輸出,這些成就的取得都說明我國在可控核聚變技術上正在大踏步前進。

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新一代“人造太陽”HL-2M是我國目前規模最大、參數能力最高的磁約束核聚變實驗研究裝置,能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行,是我國實現核聚變能開發事業跨越式發展的重要設施,“裝置的核心部件都是我國自主設計制造的。

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根據已有計劃,HL-2M這台大國重器未來将開展更具挑戰性的工作,沖擊更高的等離子體電流和離子溫度等參數,全面提升核聚變三參數,相信我國可控核聚變發電技術的掌握很大一部分将從這台聚變裝置上實現。

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參考資料:

《人民網》10月21日文章《突破1兆安放電 我國新一代“人造太陽”科研再獲新進展》

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