中國新一代「人造太陽」核融合設備,落成並完成首次放電

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 09 日 14:00 | 分類 核能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


中國中核集團旗下核工業西南物理研究院的新一代「人造太陽」中國環流器二號 M 裝置(HL-2M)4日在四川成都建成並實現首次放電,或許有助中國實現 2050 年核融合商業化進展。

核融合設備在中國也被稱為「人造太陽」,或許是期許在地球上打造一顆能量可與太陽媲美的反應爐,不過太陽上的核融合反應已經持續 46 億年,目前在地球上維持幾秒都是難事,要如何實現目標有許多挑戰。

其中科學家認為一定得先將電漿溫度加熱至跟太陽一樣,再將氫的兩種同位素──氘與氚原子置於高溫與高壓下,其引起的聚合反應會產生中子、氦與大量能量,若可將這些能量用於發電廠,未來各國就再也不用擔心缺電與二氧化碳排放問題。

中核集團主要研究磁約束核融合設備,已打造三座大型托卡馬克核融合反應爐,包括中國環流器一號、新一號和二號 A 裝置,HL-2M 則是在 2019 年 6 月成功交付。團隊認為這不僅是實現中國核融合開發事業跨越式發展的重要依託,也是吸收國際熱核融合實驗反應爐(ITER)技術的重要平台。

根據官方介紹,HL-2M 是目前中國規模最大、參數最高的托卡馬克(Tokamak),新一代先進磁約束核融合實驗研究裝置,透過尖端結構與控制方式,電漿體積是中國現有的 2 倍以上,電漿電流能力提高到 2.5 兆安培以上,電漿離子溫度也可達到攝氏 1.5 億度。

官方介紹指出,HL-2M 已經在物理與結構設計、特殊材料研製、材料連接與關鍵零件研發、組裝整合等方面有所突破,實現可拆式線圈結構,同時增強控制運行水準,提高物理實驗研究能力,並也攻克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。

不過也有報導指出,成都另一座核融合反應爐已經可以發出 2 到 3 兆安培的電漿電流,在英國的歐盟聯合團隊也可以發出 7 兆安培電漿電流,但不可否認 HL-2M 與中國合肥物質科學研究院的先進實驗超導托卡馬克實驗裝置(EAST),未來都會是中國核融合工程測試反應爐(CFETR)的基石,預計中國明年就會開始動工、盼 2035 年可開始運轉。

(首圖來源:核工業西南物理研究院