中國核聚變裝置突破極限 七年後將開建實驗堆

中國核聚變裝置突破極限 七年後將開建實驗堆
億攝氏度，1000秒。這兩個數字是盤桓在中國科學院等離子體研究所(以下簡稱等離子體所)核物理科學家和全球科學界面前的兩座難以跨越的山峰。
因爲要讓核聚變爲人類所利用，就意味著要把氘、氚的等離子體瞬間加熱到1億攝氏度，並至少持續1000秒，才能形成持續反應。而這正是等離子體所大科學裝置“東方超環”(EAST)的使命。
如果說起EAST的學名大型非圓截面全超導托卡馬克裝置，可能沒有多少人知道；但是如果提起“人造小太陽”，很多人都會豎起大拇指。
在這個集合了世界上多領域科研難題的平台上，等離子體所的核物理學家與國際科學界牽手，向壹個個極限發出挑戰，不斷向全球未來能源研究的最高峰沖刺。
每壹個極限都是科研的高精尖難題，挑戰極限就意味著開拓創新。從1996年至今，EAST的母體裏嵌入了中國科學家太多自主創新的成果。
“從設計到建設，整個項目的自研率在90%以上，取得了68項具有自主知識産權的技術和成果。”李建剛說。近期，等離子體所剛剛被評爲全國創新團隊。
讓2000萬攝氏度等離子體持續400秒，這是目前EAST取得的成績，也是當前國際核聚變反應最好的成績。“EAST必將對國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)及下壹代聚變裝置産生更多世界級的、獨壹無二的貢獻。”在今年5月EAST第五次評估中，國際顧問委員會如是評價。
事實上，與全球規模最大的能源合作項目ITER相比，EAST只有其1/4大小。但麻雀雖小，五髒俱全，EAST的成功經驗已經支撐了ITER的建設。如研制出可通過90千安電流的高溫超導電流引線，使ITER致冷電耗每年減少2/3以上；證明ITER磁體電源設計方案存在的風險，並設計出新方案。
“目前，中國在ITER七方采購包進度中已成爲第壹位。在核聚變領域，中國人再也不是可有可無的‘小角色’。”李建剛自豪地說。現在，科研人員正在對EAST進行全方位的升級改造，爲2014年新壹輪的物理實驗作准備。
從日、俄競爭者手中贏得“大單”
在基礎科研創新的同時，EAST也帶動著我國核聚變相關高科技加工業的發展。
在等離子體所超導導體生産大廳中，李建剛指著堆疊了兩人多高的環形導體告訴記者：“這些導體每壹根價值都在3000萬元人民幣以上。”這些外表看起來再普通不過的導管，卻內藏乾坤：每根線管裏都是1000根頭發絲壹樣細的導線擰成的超導電纜。
這些超導線可謂EAST和ITER的“生命線”。因爲地球上再耐熱的材料也會被核心區1億攝氏度的聚變反應燒化，而要讓反應和裝置內壁保持壹定的距離就離不開這些超導線。“它們每秒可以通過6萬安培的電流，産生10萬高斯的磁場，形成壹個強大的‘電磁籠’，把等離子體懸浮起來。”李建剛解釋說。
據介紹，每壹根導體都要經過攪纜、穿纜、焊接、檢測等多道工序，對工藝要求更是可以用“苛刻”二字來形容。如導管焊縫背面成型厚度不得超過0.1毫米；而在運往日本、法國之前，每根導管還要充滿氮氣檢測其密封性。
然而，在EAST建立之前，這項技術尚未誕生。“當時，我國建國以來的超導線總共加起來才有26公斤；而現在除了供給ITER每年所需的150噸預定以外，産量還綽綽有余。”李建剛對比說。
ITER很多部件都代表著高附加值，是國際競爭的熱點。就在今年9月份，等離子體所剛從日本和俄羅斯兩個競爭者手中贏得壹個“大單”：爲歐盟研制ITER專用的極向場超導線圈。
“這個線圈重396噸，比EAST所有的線圈加起來還大。三方中，俄羅斯競標價最低，而我們的價格比日本人還高100萬元人民幣，很多人覺得不可思議，但我們是以技術和質量取勝。中國人‘賣白菜’的曆史壹定會盡快地結束！”李建剛語氣堅定地說。
除此之外，等離子體所還負責爲ITER提供控制電源、超導校正場線圈等70%以上的中國采購包，由此帶動了壹批國內先進制造業公司的發展。