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中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

www.cd139.com 时间:2016-12-11 07:20 成都在线
聚变核能是一种全新的能源形式,未来它有望彻底解决人类的能源问题。

  央视网消息:聚变核能是一种全新的能源形式,未来它有望彻底解决人类的能源问题。为此,包括中国在内的7方三十多国开启了目前世界上最大的科学合作工程——国际热核聚变实验堆计划。近日,清远新闻网 ,由我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

  上图是我国科研人员通过12年时间研制成功的全新材料。不久,它就将送往欧洲参与到国际热核聚变实验堆的工程建设当中。这个工程还有一个更加形象的名字:叫做“人造太阳”。而这块材料,将构成这个人造太阳里最为核心的结构。

  国际热核聚变实验堆计划,英文简称ITER,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。目的就是实现的可以控制的核聚变反应,计划在2019年先在法国建设一个实验堆。由于热核聚变实验堆产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似,因此也有了“人造太阳”的美名,而要构建起“人造太阳”的核心,这就需要特殊的材料筑起一道“防火墙”,来抵御装置内部上亿度的高温环境。

  在整个国际热核聚变实验堆计划中,有多个国家在研制这样的高温核心材料,而中国科学家承担研制的这种材料,处于反应堆最核心位置,直接面对高温聚变物质,因而被成为反应堆的“第一壁”。ITER的设计方案要求,第一壁要承受每平米4.7兆瓦的热量,这几乎可以瞬间将一公斤的钢铁融化。

  核工业西南物理研究院聚变堆与材料研究室主任 谌继明:实际上ITER的专家,心里头也没底,到底这个能不能耐得住这个4.7兆瓦每平方米的热度。通过我们自主研发的部件,我们成了世界上第一家通过高热负荷实验认证,也可以说我们率先拿到了生产许可证。所以这对ITER来说是个很大的贡献。

  核工业西南物理研究院副院长 段旭如:第一壁是ITER的一个核心部件,中方掌握这些技术,对未来咱们自主建造自己的(热核)聚变堆,有很大的促进作用。

  核聚变:人类未来能源问题的希望

  核聚变是核能的一种重要形式之一,有人甚至说,如果掌握了核聚变技术,人类不再需要争夺能源而进行战争,对人类发展起到深远的影响。那这究竟是一种什么样的能源呢?

  核能是通过核反应从原子核释放的能量,目前,我们常见的核电站,利用的就是这样的能量。只不过,目前核电站主要是把比较重的原子分裂成较轻的原子而释放能量,这个反应过程就被成为核裂变。而正处于研究阶段的核聚变,则正好相反。

中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

  核工业西南物理研究院副院长 段旭如:核聚变是较轻元素的原子聚合在一起,生成较重元素的原子,它同时要释放出能量。

  其实这样的核反应离我们并不遥远,每天照耀地球的太阳,它的光和热就来自于自身内部缓慢持久的核聚变。因此,在人工控制下实现稳定的核聚变的设施,也就自然地被成为“人造太阳”。和普通能源相比,核聚变的优势明显,首先,燃料的来源非常丰富。

  核工业西南物理研究院副院长 段旭如:核聚变的能源主要是氢的同位素,氘和氚的剧烈反应。一升海水里面的氘,如果它全部聚变反应的话,产生的能量相当于燃烧三百升汽油产生的能量。另一个方面,它的环境可接受性比较好,因为聚变反应,产生的产物是氦,氦本身不具有放射性。

  能量巨大又安全环保,核聚变一直以来被人们视为解决未来能源问题的希望。早在1952年,人类就实现了人工核聚变,只不过使用的是这样的方式。

中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

  氢弹的巨大能量正是来自核材料剧烈的聚变反应,但这样的瞬间释放只能带来毁灭性的效果,如何让这样的能量在人的控制下缓慢有序地释放出来,这是在第一枚氢弹爆炸后的64年里人类一直在试图攻克的课题。

  核工业西南物理研究院副院长 段旭如:在研究过程中发现还有很多挑战没有解决,靠一个国家的实力来攻克,现在还有难度。

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  正因如此,1985年,国际上开始倡议多国共同合作开展受控核聚变反应堆的研制工作,这就是后来的ITER项目。2006年,包括我国在内的7个国家和地区签订协议,国际热核聚变实验堆项目正式启动,这也是我国参与的规模最大的国际科学合作项目。专家表示,随着ITER项目的推进和各国自主的核聚变项目研究,人类有望在未来50年内,让这种能量巨大而又清洁安全的能源进入千家万户。

  中国智慧让新材料承受“太阳”高温

  我国从2006年开始正式参与到国际热核聚变实验堆的项目,在其中我国担负了10%的任务,而此次通过认证的反应堆核心材料,可以说是难度最高的技术突破之一,在整个项目中,中国的科技投入和中国科研人员的智慧,为项目的推进作出了重要的贡献。

  2006年,我国正式加入国际热核聚变试验堆项目,接受了研制热核聚变反应堆核心部件的工作。反应堆中的聚变物质时刻释放着高强度的热辐射,如果这些材料性能不佳,要么就被高温瞬间融化,要么就会让反应堆这座锅炉熄灭。为此,研制人员想到了一种特殊的结构,把热量及时地传走。

中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

  这块看上去像三明治一样的材料,底下是不锈钢,中间是铜合金,上面则是特殊的高纯度金属铍。金属铍是放在反应堆内直接面对高温聚变材料的,如果它和铜合金的贴合不够紧密,就无法达到隔热防护的效果。国外专家试图用普通焊接的方法解决这个问题,但试验终告失败。而中国的科研人员,想到了全新的办法。

中国率先突破国际核聚变研究核心技术 “人造太阳”核心部件首获

  核工业西南物理研究院第一壁生产车间负责人杨波:把它放在一个真空的包装套里头,放在这个我们这个热等静压机器设备里头,然后灌注氩气,不断地给它进行加压和加温。材料之间就会在这种高温和高压的情况下进行结合。




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