技術水平居國際前列

技術水平居國際前列

圖為新一代“人造太陽”HL—2M。王大江攝

日前,在中核集團核工業西南物理研究院,隨著倒計時歸零,大螢幕上一陣強光閃過,資料分析小組傳來了好訊息:我國新一代“人造太陽”HL—2M等離子體電流突破1兆安培,創造了我國可控核聚變裝置執行新紀錄。這標誌著我國向可控核聚變點火邁進了重要一步,躋身國際第一方陣,技術水平居國際前列。

中核集團核工業西南物理研究院聚變科學所副所長、HL—2M實驗負責人鍾武律表示,衡量核聚變裝置及核聚變研究水平有3個引數:燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間,只有3個引數的乘積超過特定數值,才能夠實現真正的核聚變。

鍾武律進一步解釋,所謂“人造太陽”是一種通俗的說法,其基本原理是:核聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核的核反應過程,在這個過程中會釋放出巨大的能量。太陽之所以能夠持續發光發熱,是因為它時刻發生著核聚變反應。“託卡馬克”是進行可控核聚變研究的主流裝置,其利用強磁場把上億攝氏度的等離子體長時間控制在真空容器裡,並使聚變反應穩定持續地進行。由於它產生能量的原理與太陽相似,也被人們形象地稱為“人造太陽”。

據瞭解,中核集團核工業西南物理研究院作為我國“熱堆、快堆、聚變堆”核能發展三步走戰略中聚變堆研發的核心單位,是我國參與國際熱核聚變實驗堆(ITER)重要技術支撐單位,先後發展了多種型別的磁約束聚變研究裝置。

鍾武律說,1984年中國環流器一號(HL—1)的建成,是中國核聚變研究史上的重要里程碑,也是中國可控核聚變領域的第一座大科學工程裝置,它為中國自主設計、建造、執行聚變裝置積累了豐富經驗。2020年12月4日,中核集團核工業西南物理研究院自主設計、建造的新一代“人造太陽”建成並實現首次放電,被兩院院士評為“中國十大科技進展新聞”。2022年,新一代“人造太陽”團隊獲“中國青年五四獎章集體”榮譽稱號。

“我們的‘託卡馬克’裝置其實就是在一個大型真空容器裡面注滿氣體,然後把氣體電離變成等離子體,再用強磁場把帶電粒子控制住,讓它在真空容器裡面懸浮起來。”鍾武律說,要讓未來的“託卡馬克”穩定執行,等離子體電流強度必須要在1兆安培。

HL—2M作為我國先進磁約束核聚變實驗研究裝置,是我國目前規模最大、引數能力最高的“託卡馬克”裝置,其等離子體電流強度可達2。5兆安培以上,等離子體離子溫度可達1。5億攝氏度,能夠實現高密度、高比壓、高自舉電流執行。

鍾武律表示,未來HL—2M將繼續有條不紊開展後續實驗工作,衝擊更高的等離子體電流強度和離子溫度等引數,全面提升核聚變三引數,實現我國“人造太陽”研究新的飛躍。《 人民日報 》( 2022年10月27日 11 版)