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準備著,點亮“人造太陽”,超導電纜助力人類向能源終極夢想邁進

發布時間:2022-06-24 文章來源:本站  瀏覽次數:387


4層樓高、直徑8米、重400噸——這就是被稱為“人造太陽”的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),坐落在安徽合肥“科學島”上。

多年來,中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST團隊,為實現人類開發利用核聚變能源的夢想,一直努力奔跑著,目標直指在中國大地上點亮“核聚變發電的第一盞燈”。

今年,是EAST實驗物理協調人丁銳加入等離子體物理研究所的第十六個年頭;歷經多次實驗,他見證了EAST一次又一次突破極限……

人類為何要“造太陽”?“因為煤、石油、天然氣不可再生,終有一天會被耗盡。風能、水能、太陽能等新能源,受限于天氣或地理環境,也難以完全滿足需要!倍′J表示,通過模擬太陽內部核聚變原理,實現源源不斷的清潔能源供應,是他一直以來的夢想。

    1998年全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)正式立項,到20211230EAST實現了1056秒的長脈沖高參數等離子體運行——這是目前世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間,幾十年來,中國科學家們邊設計、邊研發、邊攻關,逐步點亮“人造太陽”。

    懷揣同一個夢想,五湖四海的青年科學家們匯聚于此。丁銳的團隊,負責研究EAST實驗中等離子體與材料的相互作用,目的是延長材料的使用壽命。

作為應用超導工程技術研究室副主任,入所十多年的秦經剛則承擔著國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃采購包多個關鍵部件的研發。他表示,“如果說EAST是研究核聚變能的基礎,ITER計劃則能讓中國‘人造太陽’發出更多光和熱!

    從內部超導電纜到外殼不銹鋼管線圈,秦經剛所在的超導導體生產團隊實現了從0”到“1”的突破。

2007年,中國承擔了超導導體采購包中的76km超導電纜任務。一根直徑0.82mm的超導線,既要擠壓纏繞,又要保持一定的空隙率,不允許出現斷裂或變形,這曾讓秦經剛犯了難!2008年我們特意從國外請了專家來指導,斷線問題仍無法解決!

上千根超導線纏繞成900m的超導電纜,需耗費原材料幾十噸,價值千萬以上。一次次拿銅線做實驗,經歷幾十次失敗,團隊終于做到了零損傷,100%不斷線。

除超導電纜外,ITER計劃對超導導體外殼不銹鋼管的要求也很高:零下269℃下韌性良好,斷裂伸長率大于30%!拔覀儧Q定自主研發!睋亟泟偨榻B,團隊與浙江一家生產不銹鋼的公司聯合,成功實現了斷裂伸長率超過30%。

從前期準備到后續完成,制作一根超導電纜需要近1個月時間,每個人都要參與其中!拔覀冞@個超導導體生產團隊一共35人,基本都是‘85后’,我都算老的了,80年的!鼻亟泟偙硎。通過自主研發,研究團隊不僅攻克了難關,還使超導帶基材料從年產幾十公斤發展到現在的年產百噸,實現了從進口到出口的突破。

“熱核聚變實驗堆一旦研究成功,就能利用海水發電,一升海水中提取的氘經過聚變反應釋放的能量相當于300升石油!背瑢w生產團隊的金京說。2013年,他參與了ITER導體線圈制造,身處這支團隊,他倍感自豪。

    地球萬物生長所依賴的光和熱,源于太陽核聚變反應后釋放的能量。而支撐這種聚變反應的燃料氘,在地球上的儲量極其豐富,足夠人類利用上百億年。

如果利用氘制造一個“人造太陽”來發電,人類就能夠徹底實現能源自由。曾經童謠里唱的“種太陽”,正被人類一點點變成現實。

目前,中國科學家正向更高參數穩態高約束等離子體運行發起新的沖擊,期待著點亮核聚變的第一顆“人造太陽”……

 

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