中国中核集团旗下核工业西南物理研究院的新一代“人造太阳”中国环流器二号 M 装置(HL-2M)4日在四川成都建成并实现首次放电,或许有助中国实现 2050 年核融合商业化进展。
核融合设备在中国也被称为“人造太阳”,或许是期许在地球上打造一颗能量可与太阳媲美的反应炉,不过太阳上的核融合反应已经持续 46 亿年,目前在地球上维持几秒都是难事,要如何实现目标有许多挑战。
其中科学家认为一定得先将电浆温度加热至跟太阳一样,再将氢的两种同位素──氘与氚原子置于高温与高压下,其引起的聚合反应会产生中子、氦与大量能量,若可将这些能量用于发电厂,未来各国就再也不用担心缺电与二氧化碳排放问题。
中核集团主要研究磁约束核融合设备,已打造三座大型托卡马克核融合反应炉,包括中国环流器一号、新一号和二号 A 装置,HL-2M 则是在 2019 年 6 月成功交付。团队认为这不仅是实现中国核融合开发事业跨越式发展的重要依托,也是吸收国际热核融合实验反应炉(ITER)技术的重要平台。
根据官方介绍,HL-2M 是目前中国规模最大、参数最高的托卡马克(Tokamak),新一代先进磁约束核融合实验研究装置,透过尖端结构与控制方式,电浆体积是中国现有的 2 倍以上,电浆电流能力提高到 2.5 兆安培以上,电浆离子温度也可达到摄氏 1.5 亿度。
官方介绍指出,HL-2M 已经在物理与结构设计、特殊材料研制、材料连接与关键零件研发、组装整合等方面有所突破,实现可拆式线圈结构,同时增强控制运行水准,提高物理实验研究能力,并也攻克高镍合金双曲面薄壁件大型真空容器模压成型和焊接变形控制等关键技术。
不过也有报导指出,成都另一座核融合反应炉已经可以发出 2 到 3 兆安培的电浆电流,在英国的欧盟联合团队也可以发出 7 兆安培电浆电流,但不可否认 HL-2M 与中国合肥物质科学研究院的先进实验超导托卡马克实验装置(EAST),未来都会是中国核融合工程测试反应炉(CFETR)的基石,预计中国明年就会开始动工、盼 2035 年可开始运转。
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- 中国核聚变发展取得重大突破新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置建成并实现首次放电
(首图来源:核工业西南物理研究院)