临笑:人造太阳

昨天,我们决咨委科技组的成员来到了位于成都双流的西南核物理研究院,参观中国环流器3号装置,并在院里进行科技组工作的总结。

1985年的日内瓦峰会上,由美国总统里根、前苏共中央总书记戈尔巴乔夫共同提出,国际热核聚变实验堆计划的倡议,共同建造全球最大的“人造太阳”。ITER计划是目前全球最大、影响最深远的国际科技合作项目之一。该计划由中国、美国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度七方共同参与,中国承担了其中约9%的制造任务。

和平利用核能,开展国际合作,是国际热聚变的重大使命,国内研究核聚变的主要两个单位是成都的核工业西南物理研究院和合肥的中国科学院等离子体物理研究所。

西南核物理研究院的成果是:

中国环流二号包括中国环流器二号 A(HL-2A)和中国环流器二号 M(HL-2M) 

中国环流三号(HL一3)


中国环流器二号 A(HL-2A)

装置概况:我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置,利用德国 ASDEX 装置主机 3 大部件改建而成。

最大环向磁场可以达到2.8T,等离子体电流为480kA  。

2003年,成功实现第一次偏滤器位形运行;2009年,实现中国第一次高约束模(H 模)放电。

中国环流器二号 M(HL-2M)

目前我国体积最大、参数最高的先进托卡马克装置,由中核工业西南物理研究所自主设计建造。

温度可达1.5亿℃,电流容量增加到2.5兆安以上。

2023年12月4日竣工并实现首次放电,标志着我国掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。

“中国环流三号”,是由新一代自主设计建造的“人造太阳”:

2020年12月4日,“中国环流三号”建成并实现首次放电。2022年10月,等离子体电流突破100万安培。2023年7月,高功率中性束注入加热系统首次实现功率注入;8月25日,首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行;12月14日,面向全球开放。2024年6月13日,在国际上首次发现并实现了一种先进磁场结构;11月,启动新一轮物理实验,数字孪生系统首次投入使用。

“中国环流三号“首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,突破了多项关键技术难题,是我国核聚变能开发进程中的重要里程碑,标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。其发现的先进磁场结构,对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义,也为未来核聚变能源的应用奠定了基础.

我与“人造太阳“”有个约会。我们有幸参加了核工业西南物理研究院的设计。1996年8月,设计院与核工业西南物理研究院组成联合访问团访问德国,我以设计院领导的身份任团长。访问团的任务就是现场测绘将从德国引进的ASDEX装置(即以后的中国环流二号,HL一2A)的主要尺寸与参数要求,为国内异地重建作准备。这是一次严峻的考验,从电子工程跨入核聚变工程,跨界幅度大,技术要求高,心里压力空前大。在代表团与设计组同志们通宵达旦地努力下,在德方的配合下,我们终于在不太长的时间内,取得了ASDEX异地搬迁设计所需的全部资料,为装置的顺利落并投入运行作出了重要贡献。

这个装置是庞然大物,瞬时产生的能量巨大,人们根本无法想象,因此,异地重建的设计任务是十分艰巨的,当时德国的这次曲折经历写成了散文《20年后再访德国》而受到好评。如今,看到当年的努力结出丰硕果实,作为曾经奋斗的一分子,感到无比骄傲,无上荣光。

我与“人造太阳”有个约会。从那以后,我与“人造太阳”就有一种不解之缘,时刻关注中国环流系列研制的不断进展,也去了合肥中科院等离子体物理研究所参观,关注了“人造太阳”研究的每一个进展,弄清了成都核工业西南物理研究院与合肥中科院等离子体物理研究所在研究上的侧重点:

合肥:全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)是利用超导磁体产生强磁场,约束高温等离子体,使其在环形真空室内进行核聚变反应.

成都:中国环流三号也是磁约束核聚变装置中的托卡马克类型,其通过类似原理约束等离子体,但在具体的磁场位形、约束方式等细节上与 EAST 有所不同。

我与“人造太阳”有个约会。太阳约在46亿年前,由一片巨大的分子云通过引力坍缩形成。从诞生起,它就一直通过核聚变发光发热。

太阳的寿命约为100亿年。太阳是地球上一切生命的源泉,没有太阳,就没有人类的一切。但太阳也是有生命期限的,现在太阳正值中年,还可以稳定燃烧大约50亿年。之后,太阳会膨胀成红巨星,可能会吞噬水星、金星,甚至地球轨道也会被波及。最后,它会抛掉外层物质,核心形成白矮星。

以后,人类怎么办?我们要有对策,而希望就在于“人造太阳”的研究。目前,虽然“人造太阳”的研究,还处在探索阶段,还没有商业化运行的实际性突破,但研究工作正在一步步深化,希望之光已经能看到,我们正在一步步逼近目标,“人造太阳”的终极实现不会太远了,离太阳消亡,我们还有足够多的时间。假以时日,我们一定能够取得重大进展,那时,“人造太阳”一定能够横空出世,造福人类,我们期待着。

                                                2024.12.15

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