文章來源:中國核(he)工(gong)業(ye)集團有限公(gong)司 發布時間:2024-03-09

能(neng)源是人(ren)類實現(xian)可(ke)持續發(fa)展的關鍵因素(su)之一。而現(xian)有的能(neng)源形式當(dang)中(zhong),無(wu)論是石化能(neng)源還是可(ke)再生能(neng)源都或(huo)多(duo)或(huo)少存在各自的限(xian)制。
全(quan)國(guo)政協委員、中(zhong)(zhong)核(he)(he)集團(tuan)核(he)(he)聚(ju)變(bian)堆技術領域首席專家段(duan)旭如指出(chu)(chu),相比(bi)于現階段(duan)人們使用(yong)的(de)(de)石化、風電等(deng)能(neng)源,可(ke)控(kong)核(he)(he)聚(ju)變(bian)發(fa)電具有諸(zhu)多優(you)勢,首先是(shi)(shi)燃料(liao)豐(feng)富,地球儲備的(de)(de)石化能(neng)源遲早(zao)有一天會枯竭,而(er)核(he)(he)聚(ju)變(bian)的(de)(de)燃料(liao)“氘”可(ke)以直接從海水當中(zhong)(zhong)提(ti)取,資源十分豐(feng)富。其次是(shi)(shi)核(he)(he)聚(ju)變(bian)可(ke)以實現無碳排放,也不(bu)(bu)會產生長(chang)壽(shou)命的(de)(de)放射性產物,對(dui)環(huan)境十分友(you)好。第(di)三是(shi)(shi)可(ke)控(kong)核(he)(he)聚(ju)變(bian)發(fa)電的(de)(de)原動(dong)機和火電等(deng)形式(shi)(shi)的(de)(de)類似,都是(shi)(shi)“燒開水”的(de)(de)模(mo)式(shi)(shi),那就意味著可(ke)以在一定(ding)空(kong)間范圍內實現大功率電能(neng)的(de)(de)穩定(ding)輸出(chu)(chu),不(bu)(bu)受地域、氣候等(deng)外(wai)界因素的(de)(de)影響。
他進一步表(biao)示(shi):核聚變能是目前認識到的最(zui)終解決人類能源(yuan)問題(ti)的重要途徑。
正(zheng)是(shi)這(zhe)些“無限(xian)接(jie)近完美”的優(you)勢,深耕核(he)(he)聚變領域多年(nian)(nian)的段旭如幾年(nian)(nian)來(lai)多次提案呼吁(yu)應加(jia)(jia)強加(jia)(jia)快(kuai)核(he)(he)聚變研(yan)發(fa),并在去年(nian)(nian)兩會期(qi)間談到(dao),預(yu)計(ji)到(dao)2050年(nian)(nian)左右,也就是(shi)建國一百年(nian)(nian)之(zhi)際,人類可使用上核(he)(he)聚變能(neng)(neng)源。今(jin)年(nian)(nian)兩會期(qi)間,他再一次建議:加(jia)(jia)強頂(ding)層統(tong)籌設計(ji),加(jia)(jia)快(kuai)解決(jue)短板問題,加(jia)(jia)速推進核(he)(he)聚變能(neng)(neng)開(kai)發(fa)全面邁入工程技術的研(yan)發(fa)與驗證階段,積極搶(qiang)占聚變能(neng)(neng)研(yan)發(fa)制高點,讓科幻變為現實。
國際核聚變研發屢獲突破
2022年12月,美國(guo)勞倫斯利弗莫爾國(guo)家實(shi)(shi)驗室國(guo)家點火裝(zhuang)置實(shi)(shi)現了聚變(bian)輸出能量大于(yu)激光輸入能量,聚變(bian)反應的能量增益(Q)大于(yu)1。該(gai)消息一度引發網友熱議:這是否(fou)意味著將(jiang)改變(bian)核聚變(bian)研發軌跡,或是提速商運進程(cheng)?
暫且不回答(da)上述(shu)問題,先來(lai)看(kan)看(kan)國(guo)際核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)研(yan)(yan)發(fa)(fa)現狀。事實(shi)上,在國(guo)際核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)研(yan)(yan)發(fa)(fa)賽道上,早已打響“奔(ben)跑(pao)”發(fa)(fa)令槍,各(ge)(ge)國(guo)及(ji)相關組織(zhi)方積極推進這一(yi)顛覆性技術的(de)研(yan)(yan)發(fa)(fa)。隨著(zhu)國(guo)際熱核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)實(shi)驗(yan)(yan)堆(dui)(ITER)計(ji)劃的(de)啟動已走(zou)向發(fa)(fa)展聚(ju)(ju)變(bian)堆(dui)核(he)(he)工程(cheng)技術的(de)工程(cheng)階(jie)段,各(ge)(ge)國(guo)研(yan)(yan)發(fa)(fa)不斷提速,且屢獲(huo)突(tu)破,如2021年世界(jie)最大的(de)在運磁約(yue)束聚(ju)(ju)變(bian)研(yan)(yan)究(jiu)裝置━歐洲(zhou)聯(lian)合環實(shi)現了59兆焦耳(er)聚(ju)(ju)變(bian)能量輸出,以及(ji)上述(shu)的(de)美國(guo)勞倫斯利弗莫爾國(guo)家實(shi)驗(yan)(yan)室實(shi)驗(yan)(yan)突(tu)破。
與此同時,世界多國正在(zai)積極籌劃自(zi)主設計建(jian)造核聚(ju)變(bian)堆,希望通過開(kai)展大規模核聚(ju)變(bian)反應堆的(de)工程設施設計、建(jian)造,能在(zai)未來核聚(ju)變(bian)能的(de)商業開(kai)發和應用中(zhong)獲得主導權。
對(dui)此,段旭如表示(shi),近年來國(guo)際聚(ju)(ju)變研究屢獲突破,令人鼓舞。針對(dui)美國(guo)勞倫斯利弗莫爾(er)國(guo)家實驗(yan)室所取得的成(cheng)果,他表示(shi),人類對(dui)于(yu)可控核(he)聚(ju)(ju)變的主(zhu)流技術路(lu)線之一是磁約(yue)束(shu)核(he)聚(ju)(ju)變,也是參與(yu)國(guo)家更多(duo)、研究更廣泛的技術路(lu)線,如多(duo)國(guo)合(he)作的“國(guo)際熱(re)核(he)聚(ju)(ju)變實驗(yan)堆(ITER)”計劃、國(guo)內熟知的“新一代‘人造(zao)太陽’(HL-2M)”等(deng)都屬(shu)于(yu)磁約(yue)束(shu)聚(ju)(ju)變托(tuo)卡馬(ma)克(ke)裝置(zhi)。
而此(ci)次美國勞倫(lun)斯利(li)弗(fu)莫爾(er)國家實驗室裝(zhuang)置屬于(yu)慣性約束聚(ju)變(bian)(bian)(bian)裝(zhuang)置,是利(li)用激光作為驅(qu)動源的(de)。其中(zhong)能(neng)量(liang)(liang)增益(yi)(Q)指的(de)是聚(ju)變(bian)(bian)(bian)裝(zhuang)置輸出(chu)能(neng)量(liang)(liang)和(he)輸入能(neng)量(liang)(liang)的(de)比值,這(zhe)是衡量(liang)(liang)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)裝(zhuang)置功能(neng)的(de)重要指標(biao),實現(xian)Q大于(yu)1的(de)能(neng)量(liang)(liang)產出(chu)必然是聚(ju)變(bian)(bian)(bian)研究(jiu)具有標(biao)志的(de)節點,意味著在(zai)工程上(shang)對(dui)可控核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)掌(zhang)握已(yi)經取得了不(bu)小的(de)進步,這(zhe)也給從事聚(ju)變(bian)(bian)(bian)科學研究(jiu)的(de)科研人員帶來了鼓舞。
但是,根(gen)據公布的數據,從實際運行角度來看,相對于磁約束核聚(ju)變(bian)來說,要實現慣性約束聚(ju)變(bian)反(fan)應的商業進程還有很(hen)長的路要走。
全力奔赴在“我們負責實現”的聚變之路上
今年(nian)年(nian)初《流浪(lang)地球2》上映(ying),中(zhong)核集團發文:“你們盡管想象,我們負責實(shi)現”,迅(xun)速火遍全(quan)網(wang),網(wang)友表(biao)示,這是科技(ji)與科幻(huan)的雙(shuang)向奔赴,是夢幻(huan)聯(lian)動。
對此,段旭如表(biao)示,“這充分展現了中(zhong)核(he)集團作為(wei)央企的(de)責(ze)任擔當與科技實(shi)力(li)的(de)自(zi)信(xin)。我(wo)(wo)們的(de)科學家正奔赴在(zai)‘我(wo)(wo)們負責(ze)實(shi)現’的(de)聚變之路上,全力(li)尋找‘終極’能源之密鑰,且向世界展現了核(he)聚變研發中(zhong)的(de)中(zhong)國力(li)量。”
作為(wei)我國(guo)核能(neng)發(fa)展(zhan)(zhan)“熱堆-快堆-聚(ju)變(bian)堆”三步(bu)走戰略的最后一步(bu),大力開(kai)展(zhan)(zhan)可控核聚(ju)變(bian)技(ji)術(shu)攻(gong)關已(yi)作為(wei)低碳前(qian)沿技(ji)術(shu)納(na)入《中共中央 國(guo)務(wu)院(yuan)關于完(wan)整(zheng)準確全面貫徹新(xin)發(fa)展(zhan)(zhan)理念做(zuo)好(hao)碳達(da)峰碳中和工作的意見》。
段旭如表示,在我國政府(fu)大力支(zhi)持(chi)和(he)科(ke)研人員的努力下(xia),我國核聚變技術(shu)(shu)研究已從跟跑大步(bu)跨(kua)越到并跑,部分技術(shu)(shu)甚至實現領(ling)跑,2022年新(xin)一代“人造(zao)太(tai)陽”(HL-2M)突(tu)破100萬安培,創造(zao)了(le)國內(nei)等離子體(ti)運行新(xin)紀錄。
與(yu)此同時,積(ji)極參與(yu)ITER國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)合作項(xiang)目,段旭如表示,通過多年探索與(yu)攻關(guan),我國(guo)(guo)(guo)在(zai)(zai)一(yi)些(xie)聚變堆關(guan)鍵技(ji)術與(yu)關(guan)鍵材(cai)料等方面已經擁有國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)先進的研發或生產(chan)能力,在(zai)(zai)服務ITER計劃的同時,也帶動了這些(xie)領(ling)域及相關(guan)行業(ye)的技(ji)術升級,為推動ITER發展持續貢獻(xian)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)智慧和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)力量。
2008年以來,我國陸續承擔的18個關鍵部件研制項目的制造任務,貢獻比例約占9%,其中70%以上以實物貢獻方式(即研發制造ITER裝置部件),涵蓋了ITER裝(zhuang)置的(de)關(guan)(guan)鍵(jian)部(bu)件,由(you)上百家科研(yan)(yan)院所、企業承擔。在ITER關(guan)(guan)鍵(jian)部(bu)件研(yan)(yan)制(zhi)項目(mu)研(yan)(yan)發制(zhi)造過程(cheng)(cheng)中,取得了重大(da)突(tu)破(po),解決了一(yi)系列聚變(bian)工程(cheng)(cheng)關(guan)(guan)鍵(jian)技術(shu)。以ITER第一(yi)壁關(guan)(guan)鍵(jian)部(bu)件研(yan)(yan)制(zhi)項目(mu)半原型部(bu)件為例,我(wo)國2016年成(cheng)功通(tong)過了高(gao)熱負荷試驗認證,在世界范(fan)圍內(nei)率先實現了該類部(bu)件的(de)高(gao)熱負荷測試,相關(guan)(guan)技術(shu)被ITER國際組織(zhi)推薦應用到ITER偏(pian)濾器上。
2019年,中核(he)集團中國(guo)核(he)電工(gong)(gong)程(cheng)有(you)限公(gong)司牽頭的中法(fa)聯(lian)合(he)體,與ITER組織簽署了TAC1項目(mu)工(gong)(gong)程(cheng)總承包合(he)同,這(zhe)是有(you)史以(yi)來中國(guo)企業在歐(ou)洲市場中競標的最大核(he)能(neng)工(gong)(gong)程(cheng)項目(mu)合(he)同,該(gai)合(he)同的簽訂(ding)標志著我(wo)國(guo)核(he)聚變技術與人才積累、核(he)電建設能(neng)力以(yi)及(ji)國(guo)際(ji)影響力獲得國(guo)際(ji)聚變界認(ren)可。TAC1安裝(zhuang)標段工(gong)(gong)程(cheng)是ITER裝(zhuang)置最重要的核(he)心(xin)設備安裝(zhuang)工(gong)(gong)程(cheng),其重要性相(xiang)當于(yu)核(he)電站的反應堆、人體里的心(xin)臟。
2022年,ITER增(zeng)強(qiang)熱(re)負(fu)荷第(di)(di)一壁完成首件制造,其核心指標(biao)優于設計要求(qiu),具(ju)備了(le)批量制造條件。這是我(wo)國在(zai)(zai)可控核聚變領(ling)域的重(zhong)大突破,標(biao)志著中國全面突破“ITER增(zeng)強(qiang)熱(re)負(fu)荷第(di)(di)一壁”關鍵技(ji)術,實現該項核心科技(ji)持續領(ling)跑,有(you)力提升了(le)我(wo)國在(zai)(zai)該領(ling)域的話語權。
段(duan)旭如表示:“我國按時(shi)、高標(biao)準、高質量(liang)交(jiao)付了有關(guan)任務,關(guan)鍵部件(jian)研(yan)制項(xiang)(xiang)目完成質量(liang)與進度(du)均走在ITER七(qi)方前列,有力推動(dong)了項(xiang)(xiang)目實施,得到參與各方充(chong)分肯定。”
建議:加強頂層設計與統籌,優勢互補,協同攻關聚變堆核心關鍵技術
一系列的成績令人(ren)鼓舞。為(wei)加快(kuai)推進聚變(bian)(bian)能開(kai)發進程,早日(ri)實現聚變(bian)(bian)能技術高水(shui)平(ping)自(zi)立自(zi)強、助推“雙(shuang)碳(tan)”目(mu)標(biao)的實現、促進能源(yuan)(yuan)新體(ti)系構建(jian)和(he)保(bao)障國家能源(yuan)(yuan)安全,段旭如(ru)表示,應充(chong)分(fen)發揮我(wo)國現有(you)核(he)科(ke)技工業(ye)體(ti)系的作用,強化頂層設計和(he)統籌,有(you)目(mu)的有(you)原則引導并調動核(he)工程等相(xiang)關(guan)優(you)勢單(dan)位積極(ji)參與核(he)聚變(bian)(bian)能開(kai)發,有(you)組織有(you)分(fen)工地促進相(xiang)關(guan)單(dan)位優(you)勢互補(bu),協同攻關(guan)聚變(bian)(bian)堆(dui)核(he)心關(guan)鍵技術,逐步完(wan)善我(wo)國聚變(bian)(bian)能源(yuan)(yuan)技術研發工業(ye)體(ti)系,推進核(he)聚變(bian)(bian)能研發高質量(liang)發展。
段旭如(ru)建議(yi):強(qiang)化頂(ding)層(ceng)設計和(he)統籌,通過加(jia)強(qiang)政策、資金(jin)、平臺等穩定支持,一方面(mian)持續強(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)技(ji)(ji)術研(yan)究(jiu),力爭盡早全面(mian)實現技(ji)(ji)術領(ling)跑;另一方面(mian)發(fa)(fa)揮新型(xing)舉國體制優(you)勢,依托我(wo)國完(wan)整的核(he)(he)科技(ji)(ji)工(gong)(gong)業(ye)體系和(he)豐富(fu)的核(he)(he)工(gong)(gong)程(cheng)經驗(yan)的優(you)勢,強(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)核(he)(he)工(gong)(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu),以(yi)核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)領(ling)域的專業(ye)院所(suo)為核(he)(he)心,充分(fen)調動核(he)(he)工(gong)(gong)程(cheng)單位、業(ye)主單位、制造商、監管(guan)部(bu)門(men)等各方積極(ji)參(can)與,逐步(bu)完(wan)善聚(ju)(ju)變(bian)能(neng)(neng)的技(ji)(ji)術開發(fa)(fa)體系和(he)工(gong)(gong)業(ye)體系,借鑒和(he)吸(xi)納(na)核(he)(he)電工(gong)(gong)程(cheng)設計、建造、運(yun)行、項目管(guan)理先(xian)進(jin)經驗(yan),加(jia)快解決短板與“卡脖子”問(wen)題(ti),加(jia)速推(tui)進(jin)核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)能(neng)(neng)開發(fa)(fa)全面(mian)邁入工(gong)(gong)程(cheng)技(ji)(ji)術的研(yan)發(fa)(fa)與驗(yan)證階段,積極(ji)搶占聚(ju)(ju)變(bian)能(neng)(neng)研(yan)發(fa)(fa)制高點。
【責任編輯:俞昭君】