全球最大核聚变项目完工度已达65%

中国电力新闻网 公司,  核能 2019-08-19 17:00:48
     

7月23日,全球最大的核聚变反应堆项目实现了一个“里程碑”式的成就——低温恒温器成功交付,进入安装状态。现在整个项目已经完成了65%,距离项目成为“第一等离子体”还有6年半的时间。


这个位于法国南部的跨国项目“国际热核聚变实验堆”(ITER)是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,其进度一直饱受关注。


项目将在2025年底正式启动


7月23日在法国南部核聚变项目现场,各界要员们出席了部件交接仪式。ITER项目是一项实验,旨在达到核能发展的下一个阶段,作为产生无排放电力的一种手段。近期,该工程正在安装低温恒温器底座和下气缸,这将为托卡马克(一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器)的安装铺平道路。托卡马克的技术设计选择了能够容纳超热等离子体聚变堆芯的核磁场。


“ITER低温恒温器由印度制造,体积为16000立方米。”ITER官员在一份声明中说。“其直径和高度都接近30米,重3850吨。由于体积庞大,恒温器被分为4个部分:底座、下筒体、上筒体和上盖。”


据了解,现在整个项目已经完成了65%。项目发言人萨比娜·格里菲斯说,全球首个商业规模的核聚变反应堆项目将在2025年底正式启动,但完全启动该设施至少需要十年的时间。格里菲斯说:“第一批等离子体的启动时间已经设定好,我们将在2025年12月按下按钮。但我们还需要10年的时间才能完成氘-氚的全部操作。”


核聚变的优势


当前的核电反应堆采用的均为裂变反应。其原理是用中子去撞击较大的原子,迫使其溢出两个较小的原子——也称为裂变产物。这个过程释放了额外的中子,可以引发连锁反应。当每个原子分裂时,释放出巨大的能量。由于易于引发和控制,铀和钚是最常用于核反应堆的元素。反应堆中的裂变反应释放的能量将水加热成蒸汽,带动涡轮机产生无碳电力。


聚变反应与裂变相反。当两个原子一起撞击形成较重的原子时就会发生融合,就像两个氢原子融合形成氦原子一样。这是太阳的工作原理——释放出的巨大能量比裂变要大几倍。该过程也不会产生高放射性的裂变产物,优势更明显。由于该过程需要巨大的压力和温度,这种条件很难长时间创造并维持。


目前,35个国家正在通力合作ITER,力求把核聚变的力量带给大众。


更多组件正在汇集


实现受控的核聚变反应,其产生的净能量十分让人期待。在商业规模上,这被视为应对气候变化的一个潜在解决方案。核聚变能源将消除对化石燃料的需求,解决可再生能源固有的间歇性和可靠性问题。这种能量将在没有危险的辐射量的情况下产生,优势明显大于核裂变发电。


有关人士表示,ITER核聚变反应堆将成为有史以来最复杂的机械装置。它将包含世界上最大的超导磁铁,这需要产生一个强大的磁场,足以容纳等离子体,温度将达到1.5亿摄氏度,大约是太阳中心温度的十倍。


格里菲斯在一封电子邮件中说:“我们将看到第一批主要的托卡马克部件的到来,比如来自中国的第一个PF线圈、韩国的真空容器部件以及今年秋天第一批来自欧洲和日本的TF线圈。这些零部件就位后,我们将在明年春天正式开始组装。”据悉,ITER托卡马克将成为全球最强大的融合设备之一,包含超过100万个组件、上千万个零件。设备将产生500兆瓦的核聚变功率,将成为历史上第一个产生净能量的融合装置。


气候专家的忧虑


为了使本世纪全球气温上升不超过1.5摄氏度,国际社会不得不在2030年前将碳排放量减少45%,到本世纪中叶减少至零。但让人感到焦虑的是,每年的排放量都在增加,速度还在加快:2017年排放增长了1.6%,2018年增长了2.7%,达到历史最高水平。更重要的是,到2040年,全球能源需求预计将增长27%,即3743百万吨油当量。因此,清洁、可持续的能源解决方案迫在眉睫。 核聚变无疑是符合条件的解决方案。但有气候专家认为,即使ITER的托卡马克能够在2025年前投入运行并在2035年左右全面投入运营,但相比气候变化速度,时间依然很紧迫。


科研人员在加紧在这一领域的技术研发,不断取得新的突破,人们距离核聚变这种“取之不尽、用之不竭”的绿色能源越来越近。此外,其他清洁能源技术的迅速普及有望让“绿色时代”早一些到来。


(编辑:张素英  审校:寇建仁)
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