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人造太阳:中国环流器二号A装置

(2008-07-29 13:29:37)
标签:

核聚变

能源

杂谈

分类: 造化写生

     

      

        本文将刊登在2008年《中国科技教育》第8期“封面故事”栏目

 

能源短缺尤其是化石能源的日趋枯竭,已成为制约未来人类社会发展的重大瓶颈。20世纪上半叶核聚变现象的发现和应用,激励着科学家不断探寻获得人工控制下的核聚变反应,并由此建造能像太阳一样源源不断发出巨大的光和热的新型能源装置。

成都。核工业西南物理研究院。一个呈橘红色、椭圆形、放射状的庞大实验装置,安放在该院聚变科学所的实验大楼内。

这就是中国的“人造太阳”装置——中国环流器二号A(简称“HL -2A”)。它是我国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置,其中央为一环形的真空室,外面缠绕着无数线圈,通电时其内部会产生巨大的螺旋型磁场,它可以约束高温(通常为上亿摄氏度)高压极端条件下的等离子体。该装置的目的是探索利用磁约束原理来实现受控核聚变。

2006年, HL-2A”的运行参数达到等离子体电流430 kA,纵向磁场2.7 T,并实现了在高等离子体电流条件下连续23次的重复稳定放电。这是继HL-2A2003年成功实现偏滤器位形放电以来,我国核聚变装置取得的又一重要成果。

200612月,通过利用兆瓦级电子回旋共振加热等手段,HL-2A内的等离子体电子温度跃升5 500万摄氏度,朝核聚变装置点火所需的上亿摄氏度高温迈进了一大步,成为迄今我国磁约束核聚变装置达到的最高等离子体电子温度,标志着我国磁约束核聚变研究跃上了一个新台阶。

2007年,HL-2A的物理实验又取得了一批国际创新性的成果:在国际磁约束聚变研究领域,首次发现了自发产生的粒子输运垒存在;首次观测到与理论一致的准模结构;首次证实低频带状流的环向对称性现象。这是我国科学家对磁约束聚变等离子体物理做出的新贡献,表明我国在高温等离子体输运物理研究方面已步入国际前沿。

与此同时,西南物理研究院还自主研制了兆瓦级中性束加热系统,并成功地应用于“HL-2A”装置的物理实验;首次成功研发了国内最大功率中性束离子源(单个离子源离子束功率达0.8兆瓦以上),填补了我国在大功率中性束加热领域的工程技术空白,成为我国在核聚变关键工程技术方面的又一项重大技术突破。

中性束加热是当今核聚变能源研究及未来聚变堆的主要加热手段之一。大功率离子源是中性束加热系统的核心关键部件。目前,只有日本和欧美等少数西方发达国家掌握了大功率离子源的研制技术。西南物理研究院HL-2A”兆瓦级中性束系统的成功研制和应用,标志着我国大功率中性束加热技术取得了突破性进展,表明我国已具备开展中性束注入条件下聚变等离子体物理实验研究的能力。这不仅极大地提升了我国核聚变的工程研制能力和实验研究水平,也为我国未来聚变堆的自主研发和运行奠定了必备的工程技术基础。

核聚变研究的最终目标是建成聚变能核电站,这是一种具有经济性能优异、清洁安全可靠、无环境污染等优势的核电站。这一目标的实现将为人类提供取之不尽、用之不竭的新能源。

(图片摄影:核工业西南物理研究院宣传部柯崎)

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