快科技7月5日消息,據央視新聞報道,6月27日,我國兩款自主研制的核聚變堆超導磁體完成技術驗收和滿工況參數測試,分別為全球最大聚變堆環向場超導磁體、緊湊型聚變裝置高溫超導中心螺管線圈。
此舉標志著"人造太陽"工程化鏈條上最難造的關鍵部件被成功補齊,并且,此次完成測試的磁體從原材料、結構材料到裝備和工藝實現100%國產化。
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其中,高溫超導中心螺管線圈是緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)的核心部件,主要功能是感應驅動等離子體電流并動態調節等離子體約束形態。該線圈額定運行電流46.5千安,6組線圈最高運行磁場達19特斯拉。
中國科學院等離子體物理研究所團隊介紹,磁場越高,在有限空間內能約束的高溫等離子體就越多,沒有這個線圈,聚變堆就"點燃不了"。
BEST裝置計劃于2027年底建成,并在2030年前后演示用核聚變發出第一度電。
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可控核聚變的原理科學家早已驗證,真正的難題在工程層面。人造太陽需要把燃料加熱到上億攝氏度,沒有任何材料能長期承受這種高溫,幾十年來科學家主要依靠強大磁約束把等離子體"托"起來,讓火球不碰壁、不熄滅。
此次完成測試的高溫超導帶材,真正起作用的超導層僅一微米厚,要被加工彎折塞進鋼管再擠壓成型,看似只是改變形狀,實際同時經歷拉伸、壓縮、扭轉,任何一道工序失控都會讓材料失效。
團隊負責人秦經剛表示,六年前接到任務時只有兩個要求:把性能提上去,把價格降下來。當時設計怎么定、材料哪里來全是未知數。經過六年攻關,不僅性能提升并穩定,源頭裝備也全部實現國產化。
同樣的超導材料,曾經一米要400元,如今降到了100元。更重要的是,此次線圈從重量、尺寸和儲能都遠超此前規格,單個線圈從350噸上升到580噸,意味著未來裝置的能量規模也將更大。
秦經剛坦言,這次通過測試只算走了80%,剩下20%還要將線圈裝到裝置上,在苛刻環境下考核其服役穩定性和壽命,只有通過才算真正走完高溫超導這條路。
近年來中國"人造太陽"一直在加速刷新時間表。去年1月,全超導托卡馬克實驗裝置東方超環(EAST)實現一億攝氏度等離子體穩態運行1066秒,再次刷新世界紀錄。
按照主流路徑,可控核聚變用海水提取的氘做燃料,一升海水的聚變能量相當于300升汽油,幾乎不產生強放射性核廢料,也沒有碳排放。地球海洋中蘊藏約45萬億噸氘,按人類目前能耗速度可維持幾十億年,相當于取之不盡用之不竭的能源。
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