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我国造出全球最大“人造太阳”堆芯壁板,可直面核聚变上亿度高温

 科普大世界 2022-11-23 发表于河北

我国为全球最大“人造太阳”装置堆芯研制的增强热负荷第一壁已完成全尺寸原型件首件制造,这种板材可直面核聚变产生的上亿度高温。

位于法国南部卡达拉舍的国际热核聚变实验堆(ITER)装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,是由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度、加拿大和俄罗斯共同合作建造的国际大科学装置,也是当下全世界可控核聚变领域最大的装置。

这类装置俗称“人造太阳”,目前正在安装建造中,各种大部件相继制造和安装,据中新网成都11月22日的消息,我国核工业西南物理研究院在国际热核聚变实验堆装置部件制造上取得重大进展,该装置的增强热负荷第一壁已完成首件制造,检验发现其核心指标显著优于设计要求,且具备了批量制造条件,堪称是热核聚变领域的重大利好。

国际热核聚变实验堆增强热负荷第一壁是做什么用的呢?实际上它就是直接面对反应堆芯部上亿度高温等离子体的容器壁的第一层,可以说是ITER装置最关键的堆芯部件,是建造聚变堆的核心技术。

经常看到有人问说核聚变反应堆温度高达上亿摄氏度,什么东西能承受如此的高温呢?增强热负荷第一壁就是做这个的,这种高科技壁板需要在反应堆内部上亿甚至几亿摄氏度等离子气体的高温辐射下不融化且保持性能,这当然是相当不容易做到的。看到这里或有朋友要问了,迄今为止还没有什么材料能够承受超过4300℃的高温而不融化的,实际上如今熔点最高的材料是铪合金,其熔点为4215℃,但即便是这种材料,如果直接接触上亿摄氏度的高温也将直接被汽化,因此,在核聚变反应堆的内部,高温的等离子气体其实是受强磁场约束在真空中的,并不会接触反应堆腔壁,而是有着相当远的距离的,所以并不会把腔壁烧毁。

但即便如此,反应堆的腔壁也需要可耐极高温度的材料,没有这种材料,“人造太阳”发电技术将是空谈,而我国核工业西南物理研究院现已将它制造出来,报道称此前我国掌握的该项技术率先通过国际认证,说明我国在这一领域处于世界先进甚至领先的位置。

可控核聚变发电被认为是能源领域的未来,国际热核聚变实验堆(ITER)是世界首个大型全超导托克马克装置,也是可控核聚变发电技术的首个商用实验项目,我国承担了其中9%的设计、制造和建设项目,增强热负荷第一壁是其中技术难度最高的项目之一,挑战性相当大。

要按其技术指标完成任务也是相当不容易的,科技部中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆称:我国第一壁团队多年来做了大量研发工作,自主掌握了工艺原理,并在制作技术上不断地创新突破,终于拿出了远超设计指标的全尺寸原型件产品,为ITER工程提供了重要的“中国智慧”和“中国方案”,堪称履行国际承诺的典范,同时也为我们自主掌握可控核聚变发电装置关键技术做出了贡献。

参考资料:《中国新闻网》11月22日文章《全球最大“人造太阳”核心部件完成首件制造》

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