国际热核聚变实验堆计划的中国情况

中国对核聚变能源的研究始于20世纪60年代初。虽然经历了漫长而又非常艰难的环境,但始终能够稳步、一步一个脚印地发展,建成了中国核工业集团公司附属西南物理研究所(SWIP)和中国科学院附属合肥等离子体物理研究所(ASIPP)两个大型现代化专业研究所。为了培养专业人才,中国科学技术大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等高校都建立了核聚变与等离子体物理专业或实验室。依托中科大,科技部成立了“磁约束聚变堆国家总体设计组”,由中科大核科学技术学院院长万元熙院士担任组长。

从一开始,即使中国的核聚变研究规模很小,主要目标也是在中国实现可控热核聚变能源。自20世纪70年代以来,托卡马克被选为主要研究途径,小型CT-6(中国科学院物理研究所)、KT-5(中国科学技术大学)、HT-6B(ASIPP)、HL-1(SWIP)、HT-6M(ASIPP)和中型HL-1m相继建成运行。经过进一步升级,SWIP建造的HL-2A装置可能是世界上少数几个正在运行的中型托卡马克装置之一。在这些装置的成功开发过程中,组建并培训了许多聚变工程团队。中国科学家在这些常规托卡马克装置上进行了一系列重要的研究工作。

从1991开始,我国启动了超导托卡马克发展计划(ASIPP),探索解决托卡马克稳态运行问题。HT-7装置是世界上第二大同类装置,于1994年建成并运行。最近,第一台与ITER结构相似的全超导托卡马克EAST初步建成。毫无疑问,超导托克马克计划为中国参与ITER计划做了进一步的技术和人才准备。

聚变-裂变混合堆项目于1987年正式列入中国863计划,目的是探索核聚变反应的另一种有效利用方式,其中主要安排了一些与未来核聚变反应堆相关的技术进行研发。2000年,由于诸多原因,聚变-裂变混合堆项目暂停,但核聚变反应堆的概念设计和反应堆材料及一些特殊反应堆技术的研究仍在两个专业研究所进行。

虽然中国的核聚变能源研究在规模和水平上与美欧日等发达国家还有很大差距,但我们有自己的特色,在技术和人才上为参与ITER计划做了相当的准备。这使我们能够完成约定的ITER组件制造任务,为ITER计划做出相应的贡献,并有可能在合作过程中掌握聚变实验堆的技术,从而实现中国参与ITER计划的总体目标。

中国是一个能源大国,本世纪每年的能源消耗将是几十亿吨标准煤。由于条件的限制,煤炭将在相当长一段时间内是我国的主要能源生产,占70%。考虑到我国社会经济的长期可持续发展,必须用可靠的非化石能源(如核裂变或聚变能、太阳能、水能等)替代大部分的煤炭或石油消费。)尽快。因此,有必要在能力允许的范围内积极开展核聚变能源的研究,尽可能多地参与大型的核聚变能源国际合作研发计划(如ITER计划)。中国参与ITER计划是基于对能源的长期基本需求。

核聚变能源的研发是每个大国都必须的,但这是一个长期、大规模、高投入、高风险的过程。目前中国的核聚变研究离发达国家还有很大差距,还需要几年的努力才能接近实验堆建设和研究阶段。如果单独建实验堆,需要几百亿美元,十几年,中国与世界的差距会进一步拉大。因此,我们应该参与ITER的ITER计划、建设和实验,全面掌握ITER的知识和技术,培养一批聚变工程和科研人才,使他们成为我国聚变研究的一部分。有了必要的基础研究,聚变堆材料的研究,聚变堆一些必要技术的研究等。,有可能使中国的核聚变能源研究在短时间内,以较小的投入,整体进入世界前列,为中国自主开发核聚变示范电站奠定基础。

中国设计研制的世界首台全超导托卡马克EAST(原名HT - 7U)核聚变实验装置(又称“人造太阳”)于2006年成功完成首次工程调试,2007年3月通过国家验收。在一些战略性高技术和关键产业核心技术上取得重大突破,取得一批重大原创性成果,部分学科达到世界前列。科技创新能力大幅提升,有力支撑了我国经济社会发展。

我们还必须看到,ITER本身就是各种现代高科技的综合体。中国的科技人员将长期、全面地参与ITER的建设和研究,直接接触和了解各种技术,这必将有利于中国高科技及相应产业的发展。事实上,参与ITER计划已经开始推动中国超导技术和相关产业的发展。由于ITER计划本身的重要性,中国作为正式伙伴全面参与ITER计划已成为中国向更高水平参与国际科技合作的明显标志。这也表明了中国在国际科技领域坚持开放的决心。中国聚变研究的中心目标是尽快使核聚变在中国成为可能。因此,参与ITER计划应该也只能是中国整体聚变能源研发计划的重要组成部分。在参与ITER的同时,国家将支持一系列重要的研究工作,如托卡马克等离子体物理的基础研究、聚变堆第一壁等关键部件所需材料的研制、示范聚变堆的设计以及必要技术或关键部件的研制。参与ITER计划将是中国聚变能源研究的一个重大机遇。6月5438+02日,从中国科学院合肥物质科学研究院获悉,由中国科学院等离子体研究所研制的国际热核聚变实验堆计划(ITER)极场导体采购包二期PF5导体已于近日抵达法国福斯港,并交付至ITER场地。

国际热核聚变实验堆计划,简称ITER计划,是世界上规模最大、影响最大的国际科研合作项目之一。由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等七方* * *共同实施。据悉,中方交付到中国ITER现场的第一个产品,也是ITER七方交付到ITER现场的第一个大型产品。

PF导体采购包由中国科学院等离子体研究所开发。ITERPF导体是一种外圆内圆的异形导体,其制造工艺复杂,包括焊接工艺、无损检测技术、导体成型和缠绕技术。等离子所研究所先后完成了装甲和焊缝无损检测、导体成型和缠绕技术的研发,完成了各项接收试验。2013年4月25日,列车员先从合肥经500公里陆路到上海港,再从上海港经10000海里到福斯港,到达距离福斯港100公里的ITER总部。整个旅程花了38天。

20世纪80年代中期,美、法等国启动了ITER计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验堆,为人类输送巨大的清洁能源。中国是参与该项目的七方之一,承担了ITER设备采购包的近65,438+00%。