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儲能25億焦!我國頂級工程將刷新紀錄,人造太陽率先為中國所用

誰掌握未來能源,誰就能掌控未來!僅僅去年一年我國石油需求量就突破了6億噸,且已經成為世界第一大石油進口國。本月初,國際電動車巨頭特斯拉在上海正式動工興建一座超級汽車工廠,這是首家進駐我國的獨資外國車企。在可預見的將來燃油汽車退出市場也是大勢所趨,由此產生的影響就是石油需求大幅度下降,電能需求持續走高。

華龍一號穹頂吊裝

核能發電是公認的長效供電機制,近些年我國核能發電比重也越來越高,目前已經建成投產的核電站機組有43台,正在建設的核電機組也有30台左右,核電擴張的速度與規模都是全球之最。但不論是第三代還是第四代核電站依舊屬於核裂變能電站,只有建成核聚變電站才能宣告人類新能源時代的真正到來。

為了建成人類第一座核聚變電站,讓「人造太陽」率先為中國所用,我們已經率先起跑!目前實現核聚變的方式途徑主要有三種,一種是氫彈,另一種是激光慣性約束聚變,再有就是最接近商業應用的磁約束核聚變

磁約束核聚變

磁約束核聚變就是同位素氘和氚結合成氦原子所釋放的能量,模仿的就是太陽內部的聚變活動,可以形成高達1億度的極高溫

本月初,我國宣布聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施正式上馬,這是朝著建設核聚變電站邁出的第一步,也是極為重要的一步,旨在通過兩到三年時間攻克下一代聚變堆的超導磁體和偏濾器系統的核心技術瓶頸,以滿足2021年立項建造全球首座核聚變工程實驗堆的技術條件,這是具有國際領先水平的頂級工程。

東方超環

在此之前,我國已經在12年前建成了世界第一座非圓截面全超導托卡馬克裝置——東方超環(EAST),該裝置的建成使我國進一步鞏固了在磁約束核聚變研究領域的先進地位,為國內外磁約束聚變研究提供了重要實驗平台。我國科學家已於去年在東方超環中獲得10秒穩定等離子體中心電子溫度達1億度的重大突破。

東方超環磁約束聚變實驗

除此之外,我國還參與了在法國興建的「國際熱核聚變實驗堆(ITER)」,這是僅次於國際軌道空間站的多國聯合研製的大科學裝置。該裝置僅僅是設計就消耗了15億美元加上13年的時間,並於2006年正式啟動實施,目前仍處於建設狀態。我國斥資百億參與該工程的目的就是為了學習掌握此類大科學裝置的建設及運營經驗,ITER首批通過國際認證的熱核聚變堆核心部件就是中國製造。

正在建設中的國際熱核聚變實驗堆

最考驗磁約束核聚變裝置的核心材料就是超導儲能材料,以我國東方超環為例,其內壁的超導材料可以將等離子體懸浮起來進行聚變反應。

我國剛剛上馬的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施的科學目標之一就是要研製出尺寸直徑大於13米、最高磁體儲能大於25億焦的超導磁體,將一舉刷新國際紀錄!

超導磁體組件

不論是我國的「東方超環」,還是國際聯合研製的「熱核聚變實驗堆」距離商用發電目標都還有很大的差距,而我國正是通過上述兩大裝置獲得了啟動核聚變工程實驗堆項目的技術積累。

日前,國家批複的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施就是為了三年後立項研製「核聚變工程實驗堆」,該項目計劃耗時14年建成,該裝置不同於「東方超環」與「國際熱核聚變實驗堆」的理論研究實驗,而是具備發電能力的工程實驗堆,不論是裝置規模還是應用等級都要高出幾個數量級。

中國工程院院士李建剛

正如中國工程院院士李建剛所說:「有一盞燈泡能被聚變之能所點亮,那麼這一盞燈泡一定要也只能在中國!」。完成聚變工程實驗堆後我國將上馬研製商用核聚變堆,到那時人造太陽將真正為國人所用。而根據計算聚變能源對於人類來說可以使用100億年,幾乎是取之不盡用之不竭。


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