6月27日,合肥科學島傳來重磅消息——我國核聚變堆超導磁體技術(shù)取得歷史性突破。
國家重大科技基礎設施"聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施"(CRAFT)的兩大核心超導部件,同日通過關鍵驗收測試,且全部實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。
這不僅是我國聚變能研發(fā)的重要里程碑,更意味著中國在"人造太陽"這條賽道上,已經(jīng)掌握了全球領先的"鑰匙"。
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一臺比ITER還"猛"的巨型磁體
先來看主角——環(huán)向場(TF)磁體
這個龐然大物長21米、寬12米、高3.3米,總重達582噸,相當于滿載的波音747客機。它是目前全球尺寸最大的聚變堆超導磁體,形狀像一個被放大了無數(shù)倍的"D"字。
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它的任務是"畫地為牢"——用超強磁場把上億攝氏度的等離子體牢牢束縛在真空室內(nèi),不讓它們觸碰到器壁。
要知道,聚變反應的溫度比太陽核心還高好幾倍,沒有任何固體材料能直接承受,唯一的辦法就是用磁場"兜住"。
對比國際上最知名的聚變項目:國際熱核聚變堆(ITER),這臺國產(chǎn)磁體的體積是ITER同類產(chǎn)品的1.3倍,儲能更是它的3倍
具體數(shù)據(jù)是:運行電流98千安,總儲能120吉焦,相當于一輛2噸重轎車以時速360公里撞墻的動能。
歷時6年攻關,這個"巨無霸"剛剛正式通過驗收。
高溫超導線圈:跑出"中國速度"
另一個主角同樣分量十足——高溫超導中心螺管線圈
如果說TF磁體是"靜態(tài)牢籠",這個線圈就是"動態(tài)引擎"。它的作用是感應和驅(qū)動等離子體電流,同時像"調(diào)音師"一樣動態(tài)調(diào)節(jié)等離子體形態(tài),確保反應平穩(wěn)運行。
它的測試成績單堪稱驚艷:
- 載流能力:60千安,穩(wěn)定運行;
- 儲能:6.03兆焦;
- 磁場變化率:每秒最高達5.1特斯拉,這意味著磁場可以在眨眼之間完成劇烈變化,技術(shù)難度極高;
- 接頭電阻:低至0.87納歐,幾乎可以忽略不計,代表極高的能量傳輸效率。
為了達到這些性能,研發(fā)團隊采用了應力分散強力支撐結(jié)構(gòu)高低溫混合磁體設計等創(chuàng)新方案,完全從零突破,沒有依靠任何國外技術(shù)。
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100%國產(chǎn)化背后的產(chǎn)業(yè)鏈力量
這次突破最令人振奮的一點是全部技術(shù)、材料和工藝均為自主可控
從超導線材(由西部超導提供)、特種鋼管(浙江久立)、大型鍛件(二重集團),到磁體總裝集成(上海電氣),整個項目串聯(lián)起了國內(nèi)聚變工程領域的頭部企業(yè),形成了一條完整的國產(chǎn)供應鏈。
整個研發(fā)過程中,項目團隊共申請授權(quán)專利47項,制定技術(shù)標準14項
這意味著中國不僅是"造出來了",更是"建立了標準"。
同時,也標志著我們已經(jīng)全面掌握了聚變堆核心超導磁體的設計及研制技術(shù),成為全球少數(shù)幾個具備百千安級大型超導磁體全流程自主研制能力的國家。
離"人造太陽"還有多遠?
核聚變被稱作能源領域的"圣杯":燃料取之不盡(氘氚來自海水)、反應過程無碳排放、產(chǎn)物無長期放射性廢料。
一旦實現(xiàn)商用,人類將徹底告別能源焦慮。
但也正因如此,它極難攻克。
超導磁體是聚變堆最核心、最昂貴、技術(shù)壁壘最高的部件之一,堪稱"人造太陽"的"心臟起搏器"。
這次突破的意義,好比為一座核電站完成了最復雜的鍋爐和汽輪機
它為后續(xù)建設中國自己的聚變工程實驗堆掃清了最大的技術(shù)障礙。
從跟跑到領跑,中國在清潔能源的未來格局中,正在拿到越來越重的話語權(quán)。
當然,從今天到真正的"點亮第一盞聚變之燈",還有漫長的物理實驗和工程迭代之路要走。
但至少在這一刻,我們又向前邁出了一大步,而且是扎扎實實的、完全靠自己邁出的一步。
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