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“人造太阳”——中国环流器系列装置——在川国家重大科技基础设施巡展之一
发布日期:2021-02-01 信息来源:创新与高技术发展处(全面创新改革综合处) 浏览量: 字体: 分享到:

2020124日,中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实的基础,同时也为下一步深度参与国际热核聚变实验堆(ITER)计划创造了条件。



视频:新闻联播播放中国环流器二号M装置放电

核聚变:核能利用包括核裂变与核聚变两种方式,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,其燃料可直接取自海水中几乎取之不尽的氘,是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题的终极方案。太阳每时每刻都在发生着核聚变,其发光发热的能量正是来自于核聚变。因此,可控核聚变装置又被称作“人造太阳”,一旦掌握这项技术,人类便可拥有像太阳那样接近无限的能源。

托卡马克:是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器,其内部可产生螺旋型的强磁场,来约束容器内加热到很高温度的等离子体,以产生核聚变反应。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)。最初是由苏联库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。


托卡马克装置内部图

托卡马克的装置内部图

中国环流器系列装置是最早一批在川布局建设的国家重大科技基础设施,其目的是开发核聚变能源,建设单位是中核集团核工业西南物理研究院。该系列装置包括中国环流器一号(HL-1)、新一号(HL-1M)、环流器二号AHL-2A)和环流器二号M装置(HL-2M),时间跨度有50多年。

中国环流器一号(HL-1)装置:我国自主设计建造的第一座中型托卡马克实验装置。该装置的建造是国家计委19711227日批准建设的大科学工程项目,项目代号“451工程。装置于1984年建成并投入实验运行,198511月通过国家验收,装置工程建造获国家重大工程银质奖,及国家科技进步一等奖,其物理实验成果于1992年荣获国家科技进步二等奖。


中国环流器一号

中国环流器一号(HL-1)装置

中国环流器新一号(HL-1M)装置:以中国环流器一号(HL1)装置为基础改建而成,其主要目标是开展大功率辅助加热、先进加料、电流驱动等条件下的一系列高参数等离子体物理实验研究。设施于1994年改造成功,实验水平达到国际上同类型同规模装置的先进水平。该装置研究成果获国家科技进步奖二等奖。


中国环流器新一号

中国环流器新一号(HL-1M)装置

中国环流器二号AHL-2A)装置:我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置,其等离子体体积是原有中国环流器新一号(HL-1M)装置的约4倍,使我国聚变等离子体相关的物理实验研究能力达到国际一流水平。该装置于200212月建成,创造了我国磁约束聚变历史上多个里程碑式的标志性成果,包括2003年实现我国第一个具有偏滤器位形的等离子体运行,2006年等离子体温度达到5500万度,2009年我国首次高约束模放电,以及2019年我国最高比压达到3的等离子体运行。先后两次获得国家科技进步二等奖。



中国环流器二号AHL-2A)装置

中国环流器二号MHL-2M)装置: 基于中国环流器二号AHL-2A)技术,单独建设的改造升级装置,目的是消化吸收国际热核聚变实验堆建造技术的需要,攻克未来聚变堆相关物理问题及其关键技术,研究高比压、高参数的聚变等离子体物理,为下一步建造聚变堆打好基础。其等离子体体积是国内其它装置的2倍以上,等离子体电流能力从国内现有装置的1兆安培提高到2.5兆安培以上,等离子体温度可达到1.5亿度,能实现高密度、高比压、高自举电流运行。


3中国环流器二号M

中国环流器二号MHL-2M)装置

据悉,我国核能发展实施的热堆-快堆-聚变堆三步走战略中,将聚变能作为解决能源问题的最终一步。开发核聚变能是解决我国能源战略需求的重要途径,对我国未来能源与国民经济的可持续发展具有重大战略意义。中国环流器二号M装置建成后,将持续吸引和集聚国际核聚变高端人才,形成一批具有国际影响力的标志性科技成果,成为我国核聚变技术高质量发展的重要依托。

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