四川日報 2020年07月30日
□川報記者 徐莉莎
當地時(shí)間7月28日上午，位于法國南部卡達拉舍的國際熱核聚變實(shí)驗堆（ITER）總部，托卡馬克裝置總裝工程啟動(dòng)儀式舉行。托卡馬克是進(jìn)行可控熱核聚變的主流裝置，由于它產(chǎn)生能量的原理與太陽(yáng)相似，也被人們形象地稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”。這個(gè)高30米、直徑28米的裝置，建成后將成為全球最大、最復雜的托卡馬克裝置。
這個(gè)當今世界規模最大、影響最深遠的國際大科學(xué)工程項目中，不乏“四川造”身影——不管是關(guān)鍵部件研發(fā)制造，還是總裝工程，中核集團核工業(yè)西南物理研究院等四川力量作出巨大貢獻。
攻克多個(gè)難題
第一道防火墻是“四川造”
ITER是在全世界60多年來(lái)聚變研究經(jīng)驗基礎上設計的，建設前期合作過(guò)程就像拼樂(lè )高，多國分別承擔“人造太陽(yáng)”部件的研制（采購包）任務(wù)，完成“樂(lè )高模塊”制作。模塊就位后，再裝配成有機整體。
在部件制造階段，中國承擔了9%的研發(fā)任務(wù)，基本覆蓋了ITER核心部件的研發(fā)。核西物院有50多年的核聚變裝置研究、設計、建造和運行經(jīng)驗，成為中國參與ITER計劃的主要技術(shù)支撐單位之一。
該院牽頭承擔了包括托卡馬克的屏蔽包層模塊及第一壁、輝光放電清洗與氣體注入系統、ITER的磁體支撐結構，ITER產(chǎn)氚實(shí)驗包層模塊等核心核工程部件的研制任務(wù)，并聯(lián)合東方電氣集團等大批四川和國內相關(guān)企業(yè)和研究機構在聚變堆材料、部件及核心關(guān)鍵技術(shù)方面取得多項突破。
第一壁是核聚變反應的第一道防火墻，也是核聚變最關(guān)鍵的技術(shù)之一。運轉中，核聚變裝置內部的溫度將高達幾億攝氏度。在實(shí)驗室內，記者見(jiàn)到了ITER屏蔽包層采購包負責人諶繼明，據他介紹，這個(gè)部件最核心的技術(shù)是銅、不銹鋼、鈹三種材料冶金結合的連接技術(shù)。三種材料的焊接方式各不相同，要完美焊接在一起，對焊接要求極高。“團隊經(jīng)過(guò)14年努力，終于攻克該難題。”2016年12月，我國研發(fā)的第一壁半原型件率先通過(guò)國際權威機構認證。
另一個(gè)采購包項目則事關(guān)ITER裝置的整體運行穩定性。據ITER磁體支撐產(chǎn)品項目負責人李鵬遠介紹，這是ITER重要結構安全部件之一，負責支撐整個(gè)熱核聚變實(shí)驗堆的核心裝置。磁體支撐不僅承載著(zhù)1萬(wàn)噸的磁體系統重量，還要承受極端條件下惡劣的工作環(huán)境。ITER磁體支撐首批部件已于2018年完成交付。
中標金額最大合同
將為“人造太陽(yáng)”裝心臟
正在進(jìn)行中的輝光放電清洗系統和氣體注入系統項目同樣事關(guān)重大。項目負責人李波介紹，這兩套系統，承擔了ITER的器件清洗和燃料氣體輸入的重任。
核西物院還參與了ITER裝置總裝工程。2019年9月，中核集團牽頭的聯(lián)合體成功中標ITER計劃迄今為止金額最大的工程合同——ITER主機安裝一號合同（TAC1），它的內容包含了ITER裝置核心部件安裝工程，重要性相當于人體心臟。這也是有史以來(lái)，中國企業(yè)在歐洲市場(chǎng)中標的最大核能工程項目合同。核西物院作為T(mén)AC1項目主要技術(shù)支持單位之一，向聯(lián)合體派出專(zhuān)家，為安裝工程提供重要技術(shù)保障，并負責部分特殊安裝工藝實(shí)施。
ITER裝置預計在2025年首次實(shí)現等離子放電并進(jìn)入運行階段。
新聞延伸
為什么需要“人造太陽(yáng)”
近年來(lái)，能源危機日益凸顯。尋找未來(lái)能源，科學(xué)家們將目光投向了太陽(yáng)。太陽(yáng)之所以能夠持續發(fā)光發(fā)熱，是因為它時(shí)刻發(fā)生著(zhù)核聚變反應。要在地球上可控地實(shí)現核聚變反應、直接獲取能量的條件非常苛刻。科學(xué)家們想出巧妙方法：用強磁場(chǎng)——建設大型受控熱核聚變實(shí)驗裝置，讓聚變后產(chǎn)生的上億攝氏度的等離子體，長(cháng)時(shí)間內“老實(shí)地呆在容器里”，使聚變反應穩定持續地進(jìn)行。托卡馬克，就是這個(gè)容器。
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