12月4日14时02分,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电,这标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。该项目于2009年由国家原子能机构批复立项,由中国核工业集团有限公司(下文简称“中核集团”)核工业西南物理研究院自主设计建造。

 ▲新一代“人造太阳”
  中国环流器二号M装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置,是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。和前代相比,该装置采用更先进的结构与控制方式,等离子体体积达到国内现有装置2倍以上,等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上,等离子体离子温度可达到1.5亿度,相当于太阳芯部温度的近十倍,能实现高密度、高比压、高自举电流运行。HL-2M装置的成功运行将使我国堆芯级等离子体物理研究及关键技术达到国际先进水平,为我国深度参与ITER计划(国际热核聚变实验堆计划)及未来自主设计、建造聚变堆的奠定坚实基础,对助推我市加快建设具有全国影响力的科技创新中心具有重要意义。

  在HL-2M装置建设过程中,中核集团西南物理研究院联合国内多家研制单位,在装置物理与结构设计、特殊材料研制、材料连接与关键部件研发、总装集成等方面取得了多项突破。

  比如实现了可拆卸线圈结构,增强了控制运行水平,提升了装置物理实验研究能力;攻克了高镍合金双曲面薄壁件大型真空容器模压成型和焊接变形控制等关键技术;掌握了具有国际先进水平的异形铜合金厚板材制造成型工艺,实现了高强度膨胀螺栓组件的自主国产化等。

  以HL-2M装置建设为牵引,核工业西南物理研究院掌握的特种材料、关键设备、极端条件精密制造等关键技术,已形成“同步辐射”效应,在航空、航天、电子等前沿领域实现创新应用。

  太阳能带来光与热,是因为它内部时刻都在进行热核聚变反应,如果人类可以掌控这种反应,就意味着世世代代将拥有无限的、清洁的能源。因此,从上世纪50年代开始,我国就一直致力于打造“人造太阳”。

  经过多年的发展,我国已经建成中国环流器—号、二号装置、“东方超环”等一批大科学装置,掌握了“人造太阳”的部分关键技术、积累了大量研究成果。“我国核能发展实施的‘热堆-快堆-聚变堆’三步走战略中,聚变是作为解决能源问题的最后一步。开发核聚变是解决我国能源战略需求的途径,对我国未来能源与国民经济的可持续发展具有重大战略意义。”国家原子能机构主任张克俭表示,今天,我国自主研制的中国环流器二号M装置建成运行,是核聚变事业战线开拓创新、团结拼搏、努力奋斗的成果,是我国核聚变发展史上的重要里程碑。

  “核聚变能源是目前人类认识到的可以最终解决人类能源问题和环境问题,推动人类社会可持续发展的重要途径之一。HL-2M装置主要用来开展高参数、高性能条件下的可控核聚变研究,其总体参数达到国际先进水平。”中核集团董事长余剑锋说。

  红星新闻记者 彭祥萍 图据中核集团