国际热核聚变实验堆(ITER)组织官网4月30日宣布,其已完成全球最大、最强的脉冲超导电磁体系统的所有组件制造,这是聚变能源领域的一项里程碑式成就。
据介绍,要引发核聚变,需要大约 1.5 亿摄氏度的温度和巨大的磁场来产生和限制等离子体(一种带电的热气体)。反应堆核心的磁系统由多组电磁线圈组成,最后一个完成制造的组件是中心螺线管的第六个模块,由美国制造并完成测试。该模块将运往法国南部圣保罗莱迪朗斯的ITER现场进行组装舰。
据 ITER 介绍,一旦在圣保罗莱迪朗斯完全组装完毕,这个重达 1,000 吨、高 18 米的中央螺线管将成为“世界上最强大的超导磁体”。它将能够产生13特斯拉的磁场,比地球磁场强280,000倍。这将使它能够将“航空母舰”从水中吊起。
中心螺线管将与六个环形极向场(PF)磁体协同工作,这些磁体由俄罗斯、欧洲和中国制造并交付。完整组装后的脉冲磁体系统重量将接近3000吨。它将作为ITER甜甜圈形反应堆的“电磁心脏”,发挥核心作用。
ITER是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置,被誉为全世界最大的“人造太阳”,欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯共同资助这一项目。该项目是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一,旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程,探索受控核聚变技术商业化可行性。
托卡马克反应堆的建造仍需要数年的时间。该合作组织去年夏天宣布,自 2006 年正式启动以来,ITER 项目遭遇了重大延误,并额外花费了约 50 亿欧元。第一个关键的科学步骤,即生产第一批等离子体,原计划在今年进行,但已被推迟到至少2033年。预计在2036年实现完全磁能,即稳定地达到反应堆未来运行所需的全部功率。
新华社报道称,ITER组织负责人日前接受新华社记者采访时表示,在这一超越地缘政治的国际合作中,中国贡献至关重要。
ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制,被称为ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组重要单位之一,等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包,占中国承担ITER采购包任务的大部分。
“在可控核聚变领域,我们的中国同事无论是在资源部署还是工业能力部署方面进展都较快。”ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基说,中国同事一直高度重视合作并致力于合作,为确保整个合作项目取得成功坚定履行承诺。
巴拉巴斯基说,中国曾经在可控核聚变领域落后于欧美国家,如今已取得非常巨大的进步。
“ITER的独特之处不仅在于其技术的复杂性,还在于其在政治变局中得以维持的国际合作框架,其超越地缘政治取得的成就尤其引人注目。”他说。
ITER组织发言人拉班·科布伦茨也表示,中国对这一项目的贡献至关重要,包括研制校正场线圈、磁体馈线等。据他介绍,磁体馈线的主要作用是为聚变堆磁体传输能量和冷却介质,以及提供控制信号的反馈等。