中国人造太阳装置(中国的人造太阳项目)

陈吉明，中国核工业集团西南物理研究所首席专家、ITER强化热负荷第一墙项目负责人。中新网成都2月24日电(王立文)太阳通过核聚变反应释放光和热。科学家希望利用这一原理为人类开发源源不断的清洁能源。因此，地球上以探索清洁能源为目的的可控核聚变装置也被形象地称为“人造太阳”。核聚变燃料可以来自海水，海水取之不尽、用之不竭，足够人类使用数百亿年。核聚变能源也被誉为人类未来理想的清洁能源。

2022年11月，全球最大“人造太阳”核心部件“防火墙”在中国取得重大进展。国际热核聚变实验堆（ITER）计划增强第一壁热负荷并完成首件制造，标志着我国实现了这一核心工程。科技领先有效提升了我国在该领域的话语权。中核核工业西南物理研究所首席专家、国际热核聚变实验堆ITER第一壁关键部件研制项目中方负责人陈吉明接受中新社采访时介绍中国如何为世界上最大的“人造太阳”核“防火墙”建造硬件。

“人造太阳”如何实现？

国际热核实验反应堆（ITER）第一座具有增强热负荷的壁已经制造出来。中核集团核工业西南物理研究所供图陈吉明表示，“人造太阳”的研究可以追溯到20世纪50年代之前。科学家发现核聚变最基本原理后，各国逐渐开展相关研究。由于研究难度巨大，20世纪80年代，多方共同提出建造世界上最大的“人造太阳”装置，全球联合建设ITER项目开始。

目前，已有30多个国家参与ITER项目的设计、研发、建设和后期运行，形成共享技术和知识产权，为下一代“示范堆”奠定基础。陈吉明表示，中国承担了ITER项目18项制造任务，包括真空室组件第一壁、磁体支撑系统等核心零部件。

核聚变研究之所以困难，在于反应条件恶劣。“氘氚聚变是最常见、最简单的实现核聚变的方式，但只有在1亿摄氏度以上的极高温度下，氘、氚等轻核才能发生碰撞聚合，释放出巨大的能量。”陈继明解释，核聚变点火只有在温度、密度和维持时间都满足标准的情况下才能实现。同时，还需要高温下的控制，以有效输出核聚变能量。“因此，ITER装置由主机和发电外围系统两大系统组成，其中主机系统更为复杂。”

如何为“人造太阳”筑起“防火墙”？

国际专家来到中核集团西南核工业物理研究所进行交流。中核集团核工业西南物理研究所供图由于“人造太阳”中发生的核反应需要在数亿摄氏度的高温下进行，洁净的高真空环境需要的，就是一个大的环形真空室。经过研究，科学家利用“甜甜圈”形状的托卡马克可控热核聚变装置，将高温高压等离子体限制并悬浮在环形空间内，实现核聚变反应的环境和控制。

在该装置中，直接面对极强热辐射的第一面墙是最重要的核心技术之一。陈继明介绍，第一面墙发挥着巨大的作用。它限制等离子体跨越边界，同时保护外围设备免受高温损坏。它还将核聚变反应释放的能量带出，用于外围储能和发电。

ITER第一壁内侧强化热负荷部件是我国承担设计、研发和制造的关键部件之一。整个660平方米的真空室第一壁面由440个零件组成，其中中国占12%。它是最难制造的零件之一。它接收的表面热辐射为每平方米4.7兆瓦。相当于太阳照射地球表面热量的4700倍。拥有50多年可控核聚变研究经验的西南核工业物理研究所成为这道“防火墙”的“承包商”。为保证质量、按时提交零部件，经过近20年的发展和赶超，我国解决了材料加工、制造、连接等诸多技术难题，在零部件研发方面取得了实质性工程突破。ITER关键组件。

未来为何继续领先？

中核核工业西南物理研究所ITER增强热负荷首墙项目组正在攻坚克难。中核集团核工业西南物理研究所供图随着原型机各手指的制造和总装工作不断推进，2022年11月，ITER增强热负荷第一壁完成。初步测试表明，该组件的核心指标优于设计要求，具备批量制造的条件。陈吉明指出，这也标志着我国在“ITER增强热负荷第一壁”关键技术上全面突破，实现这一核心技术的全球领先，为ITER下一阶段量产按时保质保量提供。国际团队交付了产品，为确保ITER装置的顺利运行提供了条件。

为了保证核聚变的清洁环境，真空室中的所有部件必须没有冷却剂泄漏。“如果等离子体和核聚变受到污染，反应将无法持续。”陈继明说道。因此，2018年，团队成功开发了模拟聚变实际运行条件的氦泄漏检测技术。它可以在250摄氏度下工作，4在40兆帕（即40个大气压）的高压下进行检测。在科技部的支持下，团队成功研发出全球首个可检测组件的技术，测试结果满足ITER要求。向ISO国际组织申请，成功建立了聚变反应堆压力元件高温高压热氦泄漏检测方法。国际标准。

“这是全球核聚变领域的中国智慧，意义重大。”陈吉明表示，中国推荐的这一国际标准将成为全球核聚变领域首个国际标准，为核聚变工程领域做出贡献。“我们希望能够按期甚至提前交付组件，尽快履行我们的国际承诺，共同帮助‘人造太阳’尽快从理想变为现实。”陈继明说道。（超过）