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“夸父”項(xiàng)目將于2025年年底全面建成
美好生活,勞動創(chuàng)造。勞動者以專注為經(jīng),以耐心為緯,織就段段華彩篇章。在群山之巔,在地心深處,總會有一些人堅(jiān)守在崗位,追光逐夢,向“新”而行。
近年來,我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迎來快速發(fā)展期,一批大科學(xué)裝置建成運(yùn)行。
在海拔4410米的海子山上,高海拔宇宙線觀測站“拉索”,作為世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最好的超高能伽馬射線探測裝置,搜尋著看不見、摸不著的宇宙線。
在重巒疊嶂的喀斯特群山之間,500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡“中國天眼”(FAST),仰望蒼穹、遠(yuǎn)眺寰宇,將人類“視界”延伸到百億光年之外。
在地下700米深處,江門中微子實(shí)驗(yàn)的液體閃爍體探測器,可以將微弱的電信號放大1000萬倍,捕捉有著“宇宙幽靈”之稱的中微子。
大科學(xué)裝置“夸父” 加快“人造太陽”研發(fā)
夸父逐日的神話我們都聽過,但今天我們要認(rèn)識的大科學(xué)裝置“夸父”,不是助力逐日,而是助力“造日”。
太陽蘊(yùn)含著無盡的能量,內(nèi)部源源不斷地發(fā)生著聚變反應(yīng),釋放能量,滋養(yǎng)萬物。
聚變能源具有原料豐富、安全高效、清潔低碳的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),聚變發(fā)電可提供近乎零碳排放的清潔能源,替代有限的化石能源,有望徹底解決人類能源問題。
人類要想實(shí)現(xiàn)利用核聚變能源,就需要建造出模擬太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)的裝置。顧名思義就是造出一個“太陽”,實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電。
為了開發(fā)利用聚變能源,我國在安徽合肥設(shè)計(jì)建造了大科學(xué)裝置——聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施——“夸父”項(xiàng)目。這一設(shè)施可以為未來我國的聚變堆建設(shè),提供技術(shù)支撐和大型研發(fā)測試平臺。
“夸父”建設(shè)進(jìn)入關(guān)鍵期 預(yù)計(jì)年底全面建成
目前“夸父”項(xiàng)目建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵階段,預(yù)計(jì)將于2025年年底全面建成。
總臺央視記者 褚爾嘉:聚變研究對于我們未來能源替代具有重要意義,而這里的科研人員們多年來就一直在為此做著不懈努力。
目前在安徽合肥科學(xué)島的聚變堆園區(qū)里,已經(jīng)有部分聚變研究的大型科研設(shè)施建成,一部分則已經(jīng)通過驗(yàn)收。
這座D形的裝置,它形狀酷似一個“橘子瓣”,這座大型裝置名字叫:聚變堆主機(jī)八分之一真空室及總體安裝平臺,它是將于今年年底建成的聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施“夸父”項(xiàng)目的重要組成部分。這座裝置的總高有20米,D形真空室的殼體高11米,主體部分采用的是超低碳不銹鋼材料,總重達(dá)295噸。
在今年3月份,這座裝置已經(jīng)通過專家組驗(yàn)收。目前,科研人員在這里開展的主要是調(diào)試、集成等工作。那么這么炫酷的造型到底是做什么用的呢?科研人員介紹,之所以叫八分之一真空室,就是未來的聚變堆主機(jī)內(nèi)部會有八個像這樣的裝置,圍成一個圓形的真空室。在這里面把原料氘和氚加熱到上億攝氏度的高溫,產(chǎn)生核聚變反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電,可見這個裝置的重要性。它既要耐高溫,強(qiáng)度也要高。目前國際上只有我們中國擁有這種大尺寸的類似裝置。
為了開展核聚變相關(guān)研究,實(shí)際上我國早已部署相關(guān)科研設(shè)施的建設(shè)。在合肥科學(xué)島,已經(jīng)有大型科研裝置建成并投入運(yùn)行,通過這些裝置,科研人員還取得了系列重要的科研成果。
例如,在距離我們這里1公里外的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“人造太陽”全超導(dǎo)托卡馬克裝置EAST。這座大科學(xué)裝置在2006年就已經(jīng)建成。“人造太陽”就是一種模擬太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)過程的裝置,通過控制和維持高溫等離子體運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)來釋放巨大的能量。多年來,科研人員一直在用它開展物理實(shí)驗(yàn)。
就在今年年初,利用“人造太陽”EAST科研人員就成功實(shí)現(xiàn)了1億攝氏度1066秒的穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行,刷新了托卡馬克裝置高約束模運(yùn)行的世界紀(jì)錄,這就意味著人類首次在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬出了未來聚變堆高效穩(wěn)態(tài)運(yùn)行必備的環(huán)境,這是國際上該領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重大突破。
不僅如此,就在我們聚變堆園區(qū)邊上,緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST工程的總裝工作在這兩天也已經(jīng)啟動。目前,該工程的物理設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等工作已經(jīng)完成,主體工程正在加快建設(shè),未來建成后它將演示聚變能源發(fā)電。這座裝置我們可以理解為它是一個緊湊型的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置,科學(xué)家們就是要通過建這樣一個裝置,模擬未來商業(yè)化應(yīng)用的聚變堆在運(yùn)行時的各種狀況,也就是先建設(shè)一個樣本出來,為未來建設(shè)真正用于商業(yè)發(fā)電的大型聚變堆奠定基礎(chǔ)。
無論是已經(jīng)建成的人造太陽EAST、還是今年年底前將完成建設(shè)的夸父項(xiàng)目,以及未來幾年將建成的BEST,合肥已經(jīng)初步建成了聚變研究的裝置集群。那么這一系列大型科研裝置的建設(shè)及實(shí)驗(yàn)研究,最終目的只有一個,就是加快我國聚變能源的開發(fā),讓聚變能源早日走進(jìn)千家萬戶。我們離這個目標(biāo)還有多遠(yuǎn)呢?
問:目前我們夸父項(xiàng)目各系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展如何?
中國科學(xué)院等離子體物理研究所副研究員王騰:目前,“夸父”項(xiàng)目其他子系統(tǒng)也正在進(jìn)行系統(tǒng)集成和調(diào)試。例如,我們正在研制的環(huán)向場原型線圈,將套裝在D形真空室外,用以產(chǎn)生約束高溫等離子體的強(qiáng)磁場,這個線圈將在今年八月份完成子線圈研制并開始總裝。類似的項(xiàng)目在整個項(xiàng)目中共有19個課題,分布在園區(qū)中各個廠房內(nèi),圍繞聚變堆不同的核心部件開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
整體看,我們“夸父”項(xiàng)目將在今年底全面建成,建成后,它將是國際聚變領(lǐng)域參數(shù)最高、功能最完備的綜合性研究及測試平臺,將為聚變實(shí)驗(yàn)堆和工程堆核心部件的研發(fā)及建設(shè)保駕護(hù)航,為我們國家能源、信息、健康、環(huán)境等交叉前沿領(lǐng)域提供研究平臺和強(qiáng)大的技術(shù)支撐。
問:什么時候聚變能源可以走進(jìn)千家萬戶呢?
中國科學(xué)院等離子體物理研究所副研究員王騰:我們當(dāng)前研究主要集中在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究和工程技術(shù)驗(yàn)證階段,且取得了良好成果,但聚變研究是一個持續(xù)攻關(guān)的過程,需要幾代科研人員幾十年的接續(xù)奮斗,預(yù)計(jì)十年內(nèi)能夠進(jìn)行聚變發(fā)電演示,未來二十到三十年能夠真正走進(jìn)千家萬戶,實(shí)現(xiàn)聚變能商用。
- 原標(biāo)題:加快“人造太陽”研發(fā) 記者探秘大科學(xué)裝置“夸父”
- 責(zé)任編輯: 張荃 
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