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中国领先世界强国研制“人造太阳”成功!祖国!我为您自豪!

添加时间:2019.10.05 浏览量:
“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”发展史

“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,建造约需10年,耗资50亿美元(1998年值)。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”。2003年1月,国务院批准我国参加ITER计划谈判,2006年5月,经国务院批准,中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖的人口接近全球一半。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布,“人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。
 
 
我国核聚变能研究开始于60年代初,尽管经历了长时间非常困难的环境,但始终能坚持稳定、逐步的发展,建成了两个在发展中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究所,即中国核工业集团公司所属的西南物理研究院(SWIP)及中国科学院所属的合肥等离子体物理研究所(ASIPP)。为了培养专业人才,还在中国科技大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等高等院校中建立了核聚变及等离子体物理专业或研究室。科技部依托中国科大成立“国家磁约束聚变堆总体设计组”,中国科大核科学技术学院院长万元熙院士担任组长。
 
我国核聚变研究从一开始,即便规模很小时,就以在我国实现受控热核聚变能为主要目标。从上世纪70年代开始,集中选择了托克马克为主要研究途径,先后建成并运行了小型CT-6(中科院物理所)、KT-5(中国科技大学)、HT-6B(ASIPP)、HL-1(SWIP)、HT-6M(ASIPP)及中型HL-1M(SWIP)。SWIP建成的HL-2A经过进一步升级,有可能进入当前国际上正在运行的少数几个中型托克马克之列。在这些装置的成功研制过程中,组建并锻炼了一批聚变工程队伍。我国科学家在这些常规托克马克装置上开展了一系列十分有意义的研究工作。
 
自1991年,我国开展了超导托克马克发展计划(ASIPP),探索解决托克马克稳态运行问题。1994年建成并运行了世界上同类装置中第二大的HT-7装置,最近初步建成了首个与ITER位形相似(规
 
国际热核聚变实验堆(ITER)计划模小很多)的全超导托克马克EAST。超导托克马克计划无疑为我国参加ITER计划在技术与人才方面做了进一步的准备。
"聚变-裂变混合堆项目"于1987年正式列入我国"863计划",目的是探索利用核聚变反应的另一类有效途径,其中主要安排了一些与未来核聚变堆有关技术的研发。2000年由于诸多原因,"聚变-裂变混合堆项目"被中止,但核聚变堆概念设计以及堆材料和某些特殊堆技术的研究仍在两个专业院所继续进行。
 
尽管就规模和水平来说,我国核聚变能的研究和美、欧、日等发达国家还有不小的差距,但是我们有自已的特点,也在技术和人才等方面为参加ITER计划做了相当的准备。这使得我们有能力完成约定的ITER部件制造任务,为ITER计划做出相应的贡献,并有可能在合作过程中全面掌握聚变实验堆的技术,达到我国参加ITER计划总的目的。
 
我国是一个能源大国,在本世纪内每年的能耗都将是数十亿吨标煤。由于条件限制,在长时间内我国能源生产都将以煤为主,所占比例高达70%。考虑到我国社会经济的长期可持续发展,我们必须尽快用可靠的非化石能源(如核裂变或核聚变能、太阳能、水能等)来取代大部分煤或石油的消耗。因此,必然应该在能力许可范围内积极开展核聚变能的研究,尽可能地参加国际核聚变能的大型合作研发计划(如ITER计划)。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。
 
核聚变能的研发对每个大国都是必要的,但又是一个长期、大规模、高投入而且又是高风险的过程。我国核聚变研究目前距离发达国家还有很大差距,还须经过若干年的努力才能接近"实验堆"建设和研究阶段。如果采取单独建造实验堆,则又须花费上百亿资金和十数年时间,我国和国际的差距会进一步扩大。因此,参加ITER计划,参加ITER的建设和实验,从而全面掌握ITER的知识和技术,培养一批聚变工程和科研人才,使其成为我国聚变研究的一部分。再配合国内安排必要的基础研究、聚变反应堆材料的研究、聚变堆某些必要技术的研究等,则有可能在较短时间、用较小投资使我国核聚变能研究在整体上进入世界前沿,为我国自主地开展核聚变示范电站的研发奠定基础。
 
全超导托卡马克EAST核聚变实验装置
 
由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT--7U)核聚变实验装置(又称“人造太阳”)2006年成功完成首次工程调试,2007年3月通过国家验收。我们在一些战略高技术和产业关键核心技术取得重大突破,取得了一批重大原创成果,一些学科领域走到世界前列。科技创新能力大幅提升,有力支撑了中国经济社会发展。 [8] 
我们还必须看到,ITER本身就是当代各类高新技术的综合,中国科技人员长期、全面地参加ITER的建设和研究工作,直接接触和了解各类技术,必将有利于我国高新技术及相应产业的发展。事实上,参加ITER计划已开始推动我国超导技术与相关产业的发展。由于ITER计划本身的重要性,我国作为完全的伙伴全面参加ITER计划,就成为我国参加国际科技合作走上更高层次的一个明显的标志。这也在国际上展示了我国在科技领域坚持"开放"的决心。我国聚变研究的中心目标,是促使核聚变能在可能的条件下,尽早在中国实现。因此参加ITER计划应该也只能是我国整体聚变能研发计划中的一个重要组成部分。国家将在参加ITER计划的同时支持与之配套或与之互补的一系列重要研究工作,如托克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开发、示范聚变堆的设计及必要技术或关键部件的研制等。参加ITER计划将是我国聚变能研究的一个重大机遇。
 
2018年11月12日,从中科院合肥物质科学研究院获悉,有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置EAST近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破,获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。
 
12日从中科院合肥物质科学研究院获悉,由中科院等离子体所研制的国际热核聚变实验堆计划(ITER)极向场导体采购包第二阶段PF5导体日前运抵法国福斯港,交付ITER现场。
 
国际热核聚变实验堆计划,简称ITER计划,是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。由中国与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等七方共同实施。据悉,此次中方交付ITER现场中国制造任务的首件产品,也是ITER七方中首件交付ITER现场的大件产品。
 
PF导体采购包由中科院等离子体所负责研制。ITERPF导体是外方内圆的异型导体,其制造工艺复杂,包括焊接工艺、无损检测技术、导体成型及收绕技术等。等离子体所的研究院先后完成铠甲及焊缝无损检测、导体成型及收绕型技术等研发,并完成各种接收测试。2013年4月25日导体首先经过500公里的陆路从合肥到达上海港,然后经过10000海里从上海港口到达福斯港,到达离福斯港100公里外的ITER总部,整个行程共38天。
美、法等国在20世纪80年代中期发起ITER计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,为人类输送巨大的清洁能量。中国是参与这个计划的七方成员之一,承担了ITER装置近10%的采购包。

中国领先全世界制造“人造太阳”成功了!祖国我为您自豪!!
 
近日,据中科院合肥物质科学研究院消息,中国“人造太阳”EAST物理实验成功了,实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电,标志着中国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。据悉,此次实验中首次实现持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电,为目前世界最长。
 
近日,东方超环(EAST)超导托卡马克2017年物理实验顺利结束。在长达四个多月的实验期间,科学家们利用低杂波和离子回旋射频波,实现多种模式的高约束等离子体、长脉冲高约束放电,自主创新能力得到较大提高、获得多项重大成果,创造了两项托卡马克运行的世界纪录:获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电,标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列。
 
东方超环(EAST)是由国家发改委立项的“九五”国家大科学工程,是由我国科学家独立设计建造的世界首个全超导克马克,于2007年建成并开始科学实验。在国家科技部(ITER专项)、国家基金委、中科院等部门的支持下,东方超环的科学工作者在吸收国外先进科学知识和技术的基础上,不断创新,重大科学实验设备国产化率大于90%,科学实验不断深入,已吸引大批国外科学家来华开展科学实验,并且美国能源部已将EAST列为未来美国磁约束聚变合作的首选装置。
 
自今年1月开始本轮EAST科学实验以来,超过100位的国外科学家来华开展广泛的合作研究。实验中,国内外科学家们围绕高参数长脉冲等离子体相关科学技术问题开展了大量的科学实验,取得了一系列新结果和大量的科学实验数据,为未来更高参数的长脉冲物理实验奠定了很好的科学技术基础。
 
中国的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST和中国、美国、俄罗斯等七方共同启动的国际热核聚变实验堆ITER都是旨在创造一个“太阳”,给人类带来源源不断的清洁能源,因此也俗称“人造太阳”。
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