中国核技术获重大突破 “人造太
由中国、欧盟、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国于2006年发起的《关于共同实施国际热核试验反应堆计划的协议》目前正由中国和英国牵头,预计将在2040年前后取得实质性突破。
从20世纪50年代初开始,美国和苏联就开始秘密研究可控核聚变,因为核聚变反应堆不仅可以获得取之不尽的能量,还可以用作稳定的中子源,例如,生产核裂变原料。然而,理论研究和实验技术遇到了一个又一个不可逾越的障碍。很快,独立国家意识到这并不容易,只有广泛的国际合作才是加速利用核聚变能源的可行途径。随后,研究材料和进展逐渐相互披露,合作之路开始了。即使在冷战期间,其他核技术也是相互保密的,但热核聚变技术是相互开放的。

在高压和高温下,太阳正在经历从内部到表面的聚变反应。正是因为这些聚变反应释放了大量的能量,太阳才连续发射光和热达数亿年之久。但是太阳上的聚变反应是无法控制的,就像地球上看到的氢弹爆炸一样,巨大的能量在瞬间释放出来,这只能起到毁灭性的作用。为了让这种能量为我所用,有必要将能量释放过程转化为一个稳定、连续和可控的过程。东方扮演了这一转变的角色。在磁力线的作用下,氢同位素等离子体被限制在这个“游动环”中运行,并发生高密度碰撞,这就是聚变反应。

所谓的“人造太阳”,即先进的超导托卡马克实验装置,即国际热核聚变实验堆(iter)的建设项目,是迄今为止世界上最大的热核聚变实验项目,旨在模拟太阳在地球上的核聚变,通过热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源。核聚变能源以氘和氚为燃料,具有安全、清洁和资源无限三大优势,是一种战略性新能源,最终将解决我国乃至全人类的能源问题。

从一开始,即使中国的核聚变研究规模很小,但主要目标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手段,先后建成并运行了小型ct-6(中国科学院物理研究所)、kt-5(中国科技大学)、ht-6b(asipp)、hl-1(swip)、ht-6m(asipp)和中型hl-1m(swip)。最近,swip公司生产的hl-2a得到了进一步升级,有可能进入目前世界上为数不多的中型托卡马克。在这些设备的成功开发过程中,组建并培训了许多聚变工程团队。中国科学家对这些常规托卡马克装置进行了一系列重要的研究工作。

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中国在全超导核聚变方面取得了重大突破
2012年4月19日,我国新一代“人造太阳”实验装置——中性束注入系统(nbi)完成了高能量离子束提取实验,氢离子束功率为3 MW,脉冲宽度为500毫秒。本次实验获得的束流能量和功率创国内纪录,基本达到东方项目的设计目标。这表明,中国研制的具有国际先进水平的中性束注入系统已基本克服了所有主要技术难点。东方装置辅助供热系统是国家“十二五”科技项目,于2010年7月正式立项。这是一个重要的系统,使东方能够运行高参数等离子体,使其能够进行与国际热核聚变反应堆密切相关的前沿研究。东方中性束注入系统完全由中国自主研发,涵盖了精密大电流离子源等诸多科技领域。

2013年1月5日,中国科学院合肥材料研究所等离子科学研究所承担的重大科研项目“人造太阳”实验装置(东)取得了显著的实验结果。其辅助加热项目中性束注入系统(nbi)在综合测试平台上成功实现了100秒长脉冲氢中性束提取,初步验证了系统的长脉冲运行能力。

科学家表示,本次实验获得的长脉冲中性束提取在国内尚属首次,这标志着我国中性束注入加热研究领域又迈出了坚实的一步。
east装置的辅助加热系统于2010年7月正式建立,是EAST运行高参数等离子体的重要系统,使其能够开展与国际热核聚变反应堆密切相关的前沿研究。它主要包括两个系统:低杂波电流驱动系统和中性束注入系统。
east中性束注入系统完全由中国自主研发,涵盖了精密大电流离子源、高真空空、低温制冷、高压隔离技术、远程测控、等离子体和束流诊断等诸多科技领域。
在这一轮实验中,中性束注入系统团队按照实验方案只进行了10天的调试,即获得了束能量为30千伏、束电流为9安培、束功率约为0.3毫瓦、脉冲宽度为100秒的长脉冲中性束提取。实验成功地测试了兆瓦级大电流离子源的性能,并验证了中子活化仪各子系统具有长脉冲运行100秒的能力。

目前获得的实验结果具有里程碑意义,表明中国研制的具有国际先进水平的中性束注入加热系统基本克服了主要技术难点,为中性束注入系统于2013年投入东方物理实验奠定了坚实的基础。
中国是国际热核试验反应堆(iter)项目的参与国之一。东方是世界上第一个完全超导核聚变实验装置,由中国独立设计和制造。2007年3月通过国家验收,近年来取得了一系列实验成果。其科学目标是为iter计划和中国未来自主设计、建造和运行核聚变反应堆奠定坚实的科技基础。

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“人造太阳”预计在2040年实现
英国原子能机构主席斯蒂芬·考利教授坦率地说,受控核聚变是解决人类未来能源危机的关键。由中国、欧盟、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国于2006年发起的《共同实施国际热核试验反应堆计划协议》(iter)目前正由中国和英国牵头,预计将在2040年前后取得实质性突破。iter计划也被称为“人造太阳”,因为太阳的光和热是由核聚变反应产生的。

核聚变,也称为热核反应,能在瞬间产生大量热能。与使用放射性重金属铀和钚作为原料的核裂变发电不同,受控核聚变使用无害且来源广泛的氢作为原料,这可以提供清洁、环保且取之不尽的能源,同时避免切尔诺贝利核电站爆炸和福岛核电站泄漏等事故。

今天的核聚变实验需要在强磁场环境中提供2亿摄氏度的高温,而且技术要求极高。然而,由于受控核聚变反应条件极其苛刻,即使发生事故,也只能通过降低反应条件来控制,在当今的核电厂中不会出现事故多发的情况。
早在20世纪50年代,人类就意识到核聚变的反应是氢弹的爆炸,但是氢弹的突然猛烈爆炸是无法控制的,所以人们想把氢弹产生的巨大能量用于社会生产和人类生活。大饭店计划一经提出,就受到了世界各国政府的青睐。到目前为止,Itel的“人造太阳”计划有7个方面,33个国家参与了该计划。

总的来说,中国、欧盟、日本、韩国、俄罗斯、美国和印度,这33个国家的计划涉及60%的世界人口和80%的国内生产总值,这是相当雄心勃勃的。它也成为世界上最大的国际科学工程。Itel集成了世界上可控磁约束核聚变的主要科技成果。自2008年以来,

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