“人造太陽”的核心技術 由四川天府新區的團隊研發
在中核集團核工業西南物理研究院,我國新一代可控核聚變研究裝置正在持續推進建設,它的工作原理與太陽內部的核聚變情況類似,因此被稱為“人造太陽”。而這一關鍵核心技術,正是由四川天府新區的團隊研發。
領先國際完成首件制造
日前,全球最大“人造太陽”核心部件研制再次取得重大進展——國際熱核聚變實驗堆(ITER)增強熱負荷第一壁完成首件制造,其核心指標顯著優於設計要求,具備了批量制造條件,這標志著中國全面突破“ITER增強熱負荷第一壁”關鍵技術,實現該項核心科技持續領跑。
科技部中國國際核聚變能源計劃執行中心主任羅德隆在線上致辭中對完成該項目首件制造表示祝賀。他表示,我國“第一壁”團隊多年來付出巨大的努力,做了大量卓有成效的研發工作,取得了巨大成就,在這些工作中,我國不僅自主掌握了工藝原理並突破技術,也為ITER計劃提供了重要的“中國智慧”和“中國方案”。
據悉,在中國國際核聚變能源計劃執行中心指導下,中核集團核工業西南物理研究院承接ITER增強熱負荷第一壁全尺寸原型件研制,科研團隊在成功批量制備增強熱負荷手指部件后,與貴州航天新力科技有限公司通力合作,解決了一系列技術難題,成功完成部件的焊接裝配。核工業西南物理研究院研發團隊負責人諶繼明表示,由我國團隊領先國際完成首件制造,再次為ITER關鍵部件的研發取得實質性工程突破,也標志著我國鄭重履行了國際承諾。
“人造太陽”≠ 天上的太陽
走進“人造太陽”裝置的主機大廳,巨大的環流裝置耀眼奪目,工程師們正專注地檢查安裝每一個部件。而眼前的這個裝置是我國自主設計建造,規模最大,參數最高的“托卡馬克”裝置,它的等離子體離子溫度可達1.5億度。
很多人會問:天上有一個太陽,為什麼還要造一個太陽?是嫌夏天不夠熱,還是皮膚不夠黑?
其實這個“人造太陽”,和天上的太陽並不沖突。
舉個例子:“鋼鐵俠”飛上天隻需要一個巴掌大小的反應堆,實際上“鋼鐵俠”的反應堆和“人造太陽”原理是一樣的,都是利用核聚變產生能量的。
萬物生長靠太陽,核工業西南物理研究院院長劉葉說:“太陽也正是利用了核聚變反應,不斷向地球輸送能源,因此眼前這個裝置也就有了‘人造太陽’的浪漫稱呼。”
“人造太陽”將為人們生活帶來怎樣的進步和改變呢?劉葉說,“核聚變能量源氘(dao)氣在海水中大量存在,可以說是一種取之不盡用之不竭的新能源,我們通過核聚變反應后釋放大量的熱能,通過轉換可以釋放電能,由此解決人類終極能源問題。”
暢想一下,可控核聚變研發成功后,將一瓶海水放到聚變發動機裡,就可以開著小轎車去往全國各地任何一個城市﹔可以像《流浪地球》裡演示的一樣,通過核聚變推進器開啟新的紀元,真正實現星際旅行。
2020年12月4日,新一代“人造太陽”成功實現首次放電﹔2022年10月19日下午,新一代“人造太陽”等離子體電流突破100萬安培(1兆安),創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄,標志著我國核聚變研發距離聚變點火邁進重要一步,躋身國際第一方陣,技術水平居國際前列。
未來HL—2M將繼續有條不紊開展后續實驗工作,沖擊更高的等離子體電流強度和離子溫度等參數,全面提升核聚變三參數,實現我國“人造太陽”研究新的飛躍。
勇闖“無人區” 實現科技自立自強
“這個螺栓我們最初考慮的是從國外進口,對方公司以國家安全為准由,對我們採取了封鎖措施,我們花了半年時間也沒有買回來,它的報價應該在1萬美金一根,所以最后我們自主研發,成本核算下來,大概在1萬多一點人民幣。”據介紹,新一代“人造太陽”團隊十多年的協同攻關,一次次勇闖“無人區”,大到突破“ITER增強熱負荷第一壁”關鍵技術,小到裝置的真空室、線圈系統、發電機組等核心部件都實現了自主創新的中國制造。
這到底是怎樣的一支“大神”團隊?據了解,新一代“人造太陽”團隊的平均年齡隻有33歲。在這支作風嚴謹的團隊裡,沒有嚴格的上下級觀念,在研討會上,年輕人能坐上主位,老資歷的“大家”也能隨性擠在角落裡。
鐘武律今年37歲,是新一代“人造太陽”團隊的領頭人,也是國內核聚變研究領域最年輕的科學家代表。不久前,他受邀出席開幕式頒獎典禮,領取第十七屆中國青年科技獎,與全球青年嘉賓共同參加“科創中國”2022峰會、青年開放論壇等線上線下活動。
在這支隊伍裡,“90后”“95后”甚至“00后”都是新時代的“弄潮兒”,2022年,他們榮獲第二十六屆“中國青年五四獎章”集體稱號。劉葉介紹,新時期,黨中央、國務院為更好地激發科研人員的主動性、創造性,創新設立了基礎科研院所穩定支持渠道,科研人員自己定研究目標,自己定研究內容,主動性得到充分激發、釋放。
與此同時,核工業西南物理研究院通過試點實行項目包干制,給予項目負責人更大自主權﹔簡化立項流程,加快項目落地,同時引入新的項目競爭機制﹔拓寬晉升晉級通道,加大青年人才激勵措施﹔策劃雙導師制,加快人才成長﹔建立以數據為中心的科研項目管理方式等方式積極推進科研項目組織管理方式和科技成果、人才評價制度改革。劉葉介紹,核工業西南物理研究院還結合自身專業優勢,整合全國力量,形成“小核心大協作”的新型創新體系,高效協同,推動核聚變的跨越式發展。
打造核聚變領域原創技術策源地
從1984年,在四川樂山建成我國核聚變領域第一座大科學裝置,到在成都扎根生長。據了解,當前中核集團核工業西南物理研究院核聚變基地已落戶四川天府新區,預計今年年底正式開工,兩到三年之內完成一期建設135畝﹔預計到2025年完成布局調整﹔預計2027年到2028年,完成二期建設,逐步在天府新區興隆湖畔成都科學城形成核聚變領域的原創技術策源地。
劉葉表示,四川天府新區作為國家級新區、“公園城市”首提地方,堅決扛起科技創新的大旗,守住科技創新主陣地,給予科研院所很好的政策支持,同時在引進人才、配套設施、施工建設等方面及時開通綠色通道,加快推動項目的落地實施。與此同時,天府新區在成都科學城專門規劃了重大基礎科學研究設施的建設區域,核聚變作為重要一方參與其中,將助力成都科學城打造具有全國重要影響力的原始創新高地,發揮創新示范帶動效應。
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