文(wen)章來源:中國核工業集(ji)團(tuan)有限公司 發布時間:2024-03-09

能(neng)(neng)源(yuan)是(shi)人類實現可(ke)持續(xu)發展的關鍵因素(su)之一(yi)。而現有的能(neng)(neng)源(yuan)形式當中,無論是(shi)石(shi)化能(neng)(neng)源(yuan)還(huan)是(shi)可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)都(dou)或多(duo)或少存在各自(zi)的限(xian)制(zhi)。
全國政(zheng)協委員、中核(he)集(ji)團核(he)聚變(bian)堆技(ji)術領域(yu)首席專家(jia)段(duan)旭(xu)如(ru)指出(chu),相比于現(xian)階段(duan)人們使用(yong)的(de)(de)石化(hua)、風電等(deng)(deng)能源(yuan)(yuan),可控(kong)(kong)核(he)聚變(bian)發(fa)電具有諸多優(you)勢(shi),首先是(shi)燃料豐(feng)(feng)富,地球儲備的(de)(de)石化(hua)能源(yuan)(yuan)遲早(zao)有一(yi)天(tian)會枯竭,而核(he)聚變(bian)的(de)(de)燃料“氘”可以直接從海(hai)水當(dang)中提取,資源(yuan)(yuan)十(shi)分豐(feng)(feng)富。其次是(shi)核(he)聚變(bian)可以實現(xian)無(wu)碳排放(fang),也不會產生長壽命的(de)(de)放(fang)射性(xing)產物,對(dui)環境十(shi)分友好。第三是(shi)可控(kong)(kong)核(he)聚變(bian)發(fa)電的(de)(de)原動機和火電等(deng)(deng)形式(shi)的(de)(de)類似(si),都是(shi)“燒(shao)開(kai)水”的(de)(de)模式(shi),那就意味著可以在一(yi)定(ding)空間范(fan)圍(wei)內實現(xian)大功(gong)率電能的(de)(de)穩定(ding)輸出(chu),不受(shou)地域(yu)、氣候等(deng)(deng)外界因(yin)素(su)的(de)(de)影(ying)響。
他進(jin)一(yi)步表(biao)示:核聚變能是目前認(ren)識到的最終解決人類能源問題的重要途徑。
正(zheng)是這些“無限接(jie)近完美”的優勢,深耕核聚(ju)變(bian)領域多(duo)年(nian)的段旭如幾年(nian)來多(duo)次提案呼吁應加強加快核聚(ju)變(bian)研(yan)發(fa)(fa)(fa),并(bing)在去年(nian)兩會(hui)期間(jian)談到(dao),預計到(dao)2050年(nian)左右,也就是建國(guo)一(yi)百(bai)年(nian)之(zhi)際(ji),人類可使用上核聚(ju)變(bian)能(neng)源。今年(nian)兩會(hui)期間(jian),他(ta)再(zai)一(yi)次建議(yi):加強頂層統籌(chou)設計,加快解決(jue)短板問題(ti),加速(su)推進核聚(ju)變(bian)能(neng)開發(fa)(fa)(fa)全面(mian)邁入工程技術的研(yan)發(fa)(fa)(fa)與驗證(zheng)階(jie)段,積極(ji)搶(qiang)占聚(ju)變(bian)能(neng)研(yan)發(fa)(fa)(fa)制高(gao)點,讓科幻(huan)變(bian)為(wei)現實。
國際核聚變研發屢獲突破
2022年12月,美國(guo)勞(lao)倫斯利弗莫爾國(guo)家實驗(yan)室國(guo)家點火裝置實現了聚變輸(shu)出(chu)能量(liang)大于(yu)激光輸(shu)入能量(liang),聚變反應(ying)的(de)能量(liang)增益(yi)(Q)大于(yu)1。該消息一度引發網友熱議(yi):這是否意味著(zhu)將改變核聚變研發軌跡,或是提速商運進程?
暫(zan)且(qie)不回答(da)上述問題,先來看看國(guo)際(ji)(ji)核(he)(he)聚變(bian)研(yan)發(fa)現狀。事實上,在國(guo)際(ji)(ji)核(he)(he)聚變(bian)研(yan)發(fa)賽道上,早已打響“奔跑(pao)”發(fa)令(ling)槍,各國(guo)及(ji)相關組織(zhi)方積極(ji)推進這一顛覆性技術的(de)研(yan)發(fa)。隨著國(guo)際(ji)(ji)熱核(he)(he)聚變(bian)實驗(yan)堆(dui)(ITER)計劃的(de)啟動已走向發(fa)展(zhan)聚變(bian)堆(dui)核(he)(he)工(gong)程(cheng)技術的(de)工(gong)程(cheng)階段,各國(guo)研(yan)發(fa)不斷(duan)提速,且(qie)屢獲突(tu)(tu)破(po),如(ru)2021年世界最大(da)的(de)在運(yun)磁約(yue)束聚變(bian)研(yan)究(jiu)裝置(zhi)━歐洲(zhou)聯合環實現了59兆焦(jiao)耳聚變(bian)能量輸出,以(yi)及(ji)上述的(de)美國(guo)勞倫斯利弗莫爾(er)國(guo)家實驗(yan)室實驗(yan)突(tu)(tu)破(po)。
與此同時,世界多國正在積極籌劃自主(zhu)設(she)計(ji)建(jian)造核(he)聚變堆,希(xi)望(wang)通過開展大規模(mo)核(he)聚變反應堆的工(gong)程設(she)施設(she)計(ji)、建(jian)造,能在未來核(he)聚變能的商業開發和應用(yong)中獲得主(zhu)導權(quan)。
對此,段旭(xu)如表(biao)示,近年來國(guo)(guo)際聚變研(yan)(yan)究屢獲突破,令(ling)人(ren)(ren)鼓(gu)舞。針對美國(guo)(guo)勞倫斯利弗莫爾國(guo)(guo)家實驗(yan)室所取得(de)的(de)成果,他表(biao)示,人(ren)(ren)類(lei)對于(yu)可(ke)控核聚變的(de)主流技術路線(xian)之一(yi)是磁約束核聚變,也是參與國(guo)(guo)家更多、研(yan)(yan)究更廣泛的(de)技術路線(xian),如多國(guo)(guo)合作的(de)“國(guo)(guo)際熱(re)核聚變實驗(yan)堆(ITER)”計劃、國(guo)(guo)內(nei)熟(shu)知的(de)“新一(yi)代‘人(ren)(ren)造太陽’(HL-2M)”等都屬于(yu)磁約束聚變托卡(ka)馬克裝置。
而此次美(mei)國勞(lao)倫斯(si)利(li)弗莫爾國家實(shi)驗室裝(zhuang)置屬于慣(guan)性約束聚變(bian)裝(zhuang)置,是利(li)用激光作為驅動源(yuan)的。其中能(neng)量(liang)(liang)(liang)增益(yi)(Q)指的是聚變(bian)裝(zhuang)置輸(shu)出能(neng)量(liang)(liang)(liang)和輸(shu)入能(neng)量(liang)(liang)(liang)的比值,這是衡量(liang)(liang)(liang)聚變(bian)裝(zhuang)置功能(neng)的重(zhong)要指標,實(shi)現Q大于1的能(neng)量(liang)(liang)(liang)產出必然是聚變(bian)研究(jiu)具(ju)有標志的節點,意味著在(zai)工(gong)程上(shang)對可控(kong)核聚變(bian)的掌握已經取得(de)了不小的進步,這也給從(cong)事聚變(bian)科學(xue)研究(jiu)的科研人員(yuan)帶來了鼓舞(wu)。
但是,根(gen)據(ju)公布的數據(ju),從實際運行角度來看,相對(dui)于磁約(yue)束核聚變來說,要(yao)實現(xian)慣性約(yue)束聚變反應的商業(ye)進程還有很長的路(lu)要(yao)走。
全力奔赴在“我們負責實現”的聚變之路上
今年年初《流浪(lang)地(di)球2》上映(ying),中核集團發文(wen):“你(ni)們盡管(guan)想(xiang)象,我們負責實(shi)現”,迅(xun)速火遍(bian)全網,網友(you)表示,這(zhe)是科(ke)技與科(ke)幻(huan)的(de)雙向奔(ben)赴,是夢(meng)幻(huan)聯動。
對此,段旭如表示,“這充分展現(xian)了(le)中核集團(tuan)作為央企的(de)(de)責任(ren)擔當與(yu)科技實力的(de)(de)自信(xin)。我(wo)(wo)們的(de)(de)科學家正奔赴在‘我(wo)(wo)們負責實現(xian)’的(de)(de)聚變(bian)之路上,全力尋(xun)找‘終極’能源之密鑰,且(qie)向世界展現(xian)了(le)核聚變(bian)研(yan)發中的(de)(de)中國(guo)力量。”
作(zuo)為我國核能發(fa)展“熱堆-快堆-聚(ju)(ju)變(bian)(bian)堆”三步(bu)走戰略(lve)的(de)最(zui)后一步(bu),大力(li)開展可控核聚(ju)(ju)變(bian)(bian)技術攻關(guan)已作(zuo)為低碳前(qian)沿技術納(na)入(ru)《中共中央 國務院關(guan)于(yu)完整準確全面貫徹(che)新發(fa)展理念做好(hao)碳達峰碳中和工作(zuo)的(de)意見》。
段旭如表示,在我國(guo)政府大力(li)支持和科研(yan)人員的努力(li)下,我國(guo)核(he)聚變技(ji)術研(yan)究已從跟跑大步跨越到并跑,部分技(ji)術甚至實現領跑,2022年新一代“人造(zao)太(tai)陽(yang)”(HL-2M)突(tu)破100萬(wan)安培,創造(zao)了國(guo)內等離(li)子體運行新紀錄。
與(yu)此(ci)同(tong)時,積極參與(yu)ITER國(guo)際合作項目,段旭如表示(shi),通(tong)過多年探(tan)索與(yu)攻關(guan)(guan),我國(guo)在一(yi)些(xie)(xie)聚(ju)變堆(dui)關(guan)(guan)鍵(jian)技(ji)術與(yu)關(guan)(guan)鍵(jian)材料等方面已經擁有國(guo)際先(xian)進的研發(fa)或生產能力,在服務ITER計劃(hua)的同(tong)時,也帶(dai)動(dong)(dong)了這些(xie)(xie)領域(yu)及相關(guan)(guan)行業的技(ji)術升級(ji),為推(tui)動(dong)(dong)ITER發(fa)展持(chi)續貢獻(xian)中國(guo)智慧和(he)中國(guo)力量(liang)。
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(le)ITER裝置的關(guan)鍵(jian)部件(jian),由上百家科研院所、企業承擔。在ITER關(guan)鍵(jian)部件(jian)研制項目(mu)研發制造過程中,取得(de)了(le)重大突破,解決了(le)一系列聚(ju)變工(gong)程關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)。以ITER第一壁(bi)關(guan)鍵(jian)部件(jian)研制項目(mu)半原型部件(jian)為例(li),我(wo)國(guo)2016年(nian)成(cheng)功(gong)通(tong)過了(le)高(gao)熱(re)負荷試驗認(ren)證,在世界范(fan)圍內率先實現(xian)了(le)該類部件(jian)的高(gao)熱(re)負荷測試,相關(guan)技(ji)術(shu)被(bei)ITER國(guo)際(ji)組織推(tui)薦應用到ITER偏濾器上。
2019年,中核(he)集團中國(guo)核(he)電工程(cheng)有(you)限公司牽頭的(de)(de)中法聯合(he)體(ti)(ti),與ITER組織簽(qian)署了TAC1項(xiang)目工程(cheng)總承包合(he)同,這是有(you)史以來中國(guo)企業在歐洲市場中競(jing)標(biao)的(de)(de)最大核(he)能(neng)工程(cheng)項(xiang)目合(he)同,該合(he)同的(de)(de)簽(qian)訂標(biao)志著我國(guo)核(he)聚變技術與人(ren)才積累、核(he)電建設能(neng)力以及(ji)國(guo)際影響力獲得國(guo)際聚變界認可。TAC1安裝(zhuang)(zhuang)標(biao)段工程(cheng)是ITER裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)最重要的(de)(de)核(he)心(xin)設備安裝(zhuang)(zhuang)工程(cheng),其重要性相當于核(he)電站的(de)(de)反(fan)應堆(dui)、人(ren)體(ti)(ti)里的(de)(de)心(xin)臟。
2022年,ITER增強(qiang)熱負(fu)荷(he)第(di)一(yi)壁(bi)完成首件(jian)制造,其(qi)核(he)(he)心指(zhi)標優于設計要求,具備了批量(liang)制造條件(jian)。這(zhe)是我國(guo)在可控核(he)(he)聚變領域的(de)重大突(tu)破,標志著(zhu)中國(guo)全面突(tu)破“ITER增強(qiang)熱負(fu)荷(he)第(di)一(yi)壁(bi)”關鍵技(ji)(ji)術(shu),實現該(gai)(gai)項(xiang)核(he)(he)心科技(ji)(ji)持續(xu)領跑,有力提(ti)升了我國(guo)在該(gai)(gai)領域的(de)話語權。
段(duan)旭(xu)如表示:“我國按時、高(gao)(gao)標準、高(gao)(gao)質量交(jiao)付了有關任務,關鍵部(bu)件(jian)研(yan)制項目完成質量與(yu)進度均走(zou)在ITER七方前列,有力推(tui)動了項目實施,得到參(can)與(yu)各(ge)方充分肯定。”
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(xi)(xi)列(lie)的(de)成績令人鼓舞。為(wei)加快推(tui)進聚(ju)(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)開(kai)發(fa)進程(cheng),早日(ri)實(shi)(shi)現聚(ju)(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)技術(shu)高水平自(zi)立自(zi)強、助推(tui)“雙(shuang)碳”目(mu)標的(de)實(shi)(shi)現、促(cu)進能(neng)(neng)源新體系(xi)(xi)構建和保障國家能(neng)(neng)源安全,段旭如表示,應(ying)充分發(fa)揮(hui)我(wo)(wo)國現有(you)(you)核(he)(he)(he)科技工(gong)業(ye)(ye)體系(xi)(xi)的(de)作用,強化頂層設計和統籌,有(you)(you)目(mu)的(de)有(you)(you)原則引導并(bing)調動核(he)(he)(he)工(gong)程(cheng)等相關優(you)勢(shi)單(dan)位(wei)積(ji)極參與核(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)開(kai)發(fa),有(you)(you)組織(zhi)有(you)(you)分工(gong)地促(cu)進相關單(dan)位(wei)優(you)勢(shi)互補,協同攻關聚(ju)(ju)變(bian)(bian)堆核(he)(he)(he)心關鍵技術(shu),逐(zhu)步(bu)完善(shan)我(wo)(wo)國聚(ju)(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)源技術(shu)研(yan)發(fa)工(gong)業(ye)(ye)體系(xi)(xi),推(tui)進核(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)研(yan)發(fa)高質量發(fa)展(zhan)。
段(duan)旭如建議:強(qiang)(qiang)化頂(ding)層設(she)計(ji)和(he)(he)(he)統籌,通(tong)過(guo)加強(qiang)(qiang)政(zheng)策、資金、平臺等穩(wen)定(ding)支(zhi)持,一方面(mian)持續強(qiang)(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)技(ji)術研(yan)究,力爭盡(jin)早(zao)全(quan)面(mian)實(shi)現(xian)技(ji)術領(ling)跑;另一方面(mian)發(fa)(fa)揮新(xin)型舉國體制(zhi)優勢,依托我國完整(zheng)的核(he)(he)科技(ji)工(gong)業(ye)體系(xi)和(he)(he)(he)豐富的核(he)(he)工(gong)程經驗的優勢,強(qiang)(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)核(he)(he)工(gong)程研(yan)究,以核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)領(ling)域(yu)的專(zhuan)業(ye)院所(suo)為核(he)(he)心,充分調動核(he)(he)工(gong)程單位、業(ye)主單位、制(zhi)造商、監管部(bu)門等各方積極(ji)參與(yu),逐步完善(shan)聚(ju)(ju)變(bian)能的技(ji)術開(kai)發(fa)(fa)體系(xi)和(he)(he)(he)工(gong)業(ye)體系(xi),借鑒和(he)(he)(he)吸納核(he)(he)電工(gong)程設(she)計(ji)、建造、運行、項(xiang)目(mu)管理(li)先進經驗,加快解決短板與(yu)“卡脖子”問(wen)題,加速(su)推進核(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)能開(kai)發(fa)(fa)全(quan)面(mian)邁入(ru)工(gong)程技(ji)術的研(yan)發(fa)(fa)與(yu)驗證(zheng)階段(duan),積極(ji)搶占聚(ju)(ju)變(bian)能研(yan)發(fa)(fa)制(zhi)高點。
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