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新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號 M 裝置實現首次放電
來源:尖兵之翼
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作者:張均斌
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發(fā)布時間: 2020-12-30
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太陽之所以能發(fā)光發(fā)熱，靠的是其內部發(fā)生的核聚變反應。因此，核聚變裝置被人們形象地稱作“人造太陽”。根據我們國家核工業(yè)中長期的發(fā)展遠景目標，到本世紀中葉我們要實現核聚變能的應用，實現這一目標面臨著諸多挑戰(zhàn)......
太陽之所以能發(fā)光發(fā)熱，靠的是其內部發(fā)生的核聚變反應。因此，核聚變裝置被人們形象地稱作“人造太陽”。根據我們國家核工業(yè)中長期的發(fā)展遠景目標，到本世紀中葉我們要實現核聚變能的應用，實現這一目標面臨著諸多挑戰(zhàn)。
12月4日，新一代“人造太陽”裝置—中國環(huán)流器二號 M 裝置（HL-2M）建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置（一種利用磁約束來實現受控核聚變的環(huán)性容器）的設計、建造、運行技術。這是我國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，其建設和運行標志著我們國家堆芯級等離子體物理及相關技術達到國際先進水平，這為我國自主建設核聚變堆提供了重要的技術支撐。
同時也為我們下一步深度參與國際熱核聚變實驗堆項目創(chuàng)造了條件。
新一代“人造太陽”首次放電
2020年12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號 M 裝置（HL-2M）在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。
太陽能帶來光與熱，是因為它內部時刻都在進行熱核聚變反應，如果人類可以掌控這種反應，就意味著世世代代將擁有無限的、清潔的能源。因此，從上世紀 50 年代開始，中國就一直致力于打造“人造太陽”。經過多年的發(fā)展，我國已經建成中國環(huán)流器—號、二號裝置、“東方超環(huán)”等一批大科學裝置，掌握了“人造太陽”的部分關鍵技術、積累了大量研究成果。
國家原子能機構主任張克儉說，我國自主研制的中國環(huán)流器二號 M 裝置建成運行，是核聚變事業(yè)戰(zhàn)線開拓創(chuàng)新、團結拼搏、努力奮斗的成果，是我國核聚變發(fā)展史上的重要里程碑。
中國環(huán)流器二號 M 裝置是我國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，是我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置。和前代相比，該裝置采用更先進的結構與控制方式，等離子體體積達到國內現有裝置 2 倍以上，等離子體電流能力提高到 2.5 兆安培以上，等離子體離子溫度可達到 1.5 億度，相當于太陽芯部溫度的近十倍，能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行。
中核集團董事長余劍鋒說，核聚變能源是目前人類認識到的，可以最終解決人類能源問題和環(huán)境問題，推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。HL-2M 裝置主要用來開展高參數、高性能條件下的可控核聚變研究，其總體參數達到國際先進水平。在 HL-2M 裝置建設過程中，中核集團西南物理研究院聯合國內多家研制單位，在裝置物理與結構設計、特殊材料研制、材料連接與關鍵部件研發(fā)、總裝
集成等方面取得了多項突破。比如實現了可拆卸線圈結構，增強了控制運行水平，提升了裝置物理實驗研究能力；攻克了高鎳合金雙曲面薄壁件大型真空容器模壓成型和焊接變形控制等關鍵技術；掌握了具有國際先進水平的異形銅合金厚板材制造成型工藝，實現了高強度膨脹螺栓組件的自主國產化等。以 HL-2M 裝置建設為牽引，西物院掌握的特種材料、關鍵設備、極端條件精密制造等關鍵技術，已形成“同步輻射”效應，在航空、航天、電子等前沿領域實現創(chuàng)新應用。
張克儉表示，我國核能發(fā)展實施的“熱堆—快堆—聚變堆”三步走戰(zhàn)略中，聚變是作為解決能源問題的最后一步。開發(fā)核聚變是解決我國能源戰(zhàn)略需求的途徑，對我國未來能源與國民經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。目前，國家原子能機構正在積極推進核聚變研究創(chuàng)新體系的建設，構建核聚變國際交流與合作平臺，全方位促進我國核聚變事業(yè)由并跑向領跑邁進。
12月4日，新一代“人造太陽”裝置—中國環(huán)流器二號 M 裝置（HL-2M）建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置（一種利用磁約束來實現受控核聚變的環(huán)性容器）的設計、建造、運行技術。這是我國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，其建設和運行標志著我們國家堆芯級等離子體物理及相關技術達到國際先進水平，這為我國自主建設核聚變堆提供了重要的技術支撐。
同時也為我們下一步深度參與國際熱核聚變實驗堆項目創(chuàng)造了條件。
新一代“人造太陽”首次放電
2020年12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號 M 裝置（HL-2M）在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。
太陽能帶來光與熱，是因為它內部時刻都在進行熱核聚變反應，如果人類可以掌控這種反應，就意味著世世代代將擁有無限的、清潔的能源。因此，從上世紀 50 年代開始，中國就一直致力于打造“人造太陽”。經過多年的發(fā)展，我國已經建成中國環(huán)流器—號、二號裝置、“東方超環(huán)”等一批大科學裝置，掌握了“人造太陽”的部分關鍵技術、積累了大量研究成果。
國家原子能機構主任張克儉說，我國自主研制的中國環(huán)流器二號 M 裝置建成運行，是核聚變事業(yè)戰(zhàn)線開拓創(chuàng)新、團結拼搏、努力奮斗的成果，是我國核聚變發(fā)展史上的重要里程碑。
中國環(huán)流器二號 M 裝置是我國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，是我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置。和前代相比，該裝置采用更先進的結構與控制方式，等離子體體積達到國內現有裝置 2 倍以上，等離子體電流能力提高到 2.5 兆安培以上，等離子體離子溫度可達到 1.5 億度，相當于太陽芯部溫度的近十倍，能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行。
中核集團董事長余劍鋒說，核聚變能源是目前人類認識到的，可以最終解決人類能源問題和環(huán)境問題，推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。HL-2M 裝置主要用來開展高參數、高性能條件下的可控核聚變研究，其總體參數達到國際先進水平。在 HL-2M 裝置建設過程中，中核集團西南物理研究院聯合國內多家研制單位，在裝置物理與結構設計、特殊材料研制、材料連接與關鍵部件研發(fā)、總裝
集成等方面取得了多項突破。比如實現了可拆卸線圈結構，增強了控制運行水平，提升了裝置物理實驗研究能力；攻克了高鎳合金雙曲面薄壁件大型真空容器模壓成型和焊接變形控制等關鍵技術；掌握了具有國際先進水平的異形銅合金厚板材制造成型工藝，實現了高強度膨脹螺栓組件的自主國產化等。以 HL-2M 裝置建設為牽引，西物院掌握的特種材料、關鍵設備、極端條件精密制造等關鍵技術，已形成“同步輻射”效應，在航空、航天、電子等前沿領域實現創(chuàng)新應用。
張克儉表示，我國核能發(fā)展實施的“熱堆—快堆—聚變堆”三步走戰(zhàn)略中，聚變是作為解決能源問題的最后一步。開發(fā)核聚變是解決我國能源戰(zhàn)略需求的途徑，對我國未來能源與國民經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。目前，國家原子能機構正在積極推進核聚變研究創(chuàng)新體系的建設，構建核聚變國際交流與合作平臺，全方位促進我國核聚變事業(yè)由并跑向領跑邁進。
中國環(huán)流器二號 M 裝置（正視圖）
中國環(huán)流器二號 M 裝置（俯拍）
中國環(huán)流器二號 M 裝置管林安裝
