作為國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃的參與國(guó)之一，中國(guó)承擔(dān)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的首個(gè)超大部件——脈沖高壓變電站(PPEN)首臺(tái)主變壓器，已于4月17日正式從天津臨港發(fā)運(yùn)，預(yù)計(jì)在今年6月份到達(dá)法國(guó)。

中國(guó)承擔(dān)設(shè)計(jì)的脈沖高壓變電站 (PPEN)首臺(tái)主變壓器為400KV高壓智能主變壓器。

按照ITER總體設(shè)計(jì)要求，此次中國(guó)承擔(dān)設(shè)計(jì)的脈沖高壓變電站 (PPEN)首臺(tái)主變壓器為400KV高壓智能主變壓器，容量為300MVA，主要功能是在ITER托卡馬克各種運(yùn)行模式下，向磁體功率電源、輔助加熱系統(tǒng)功率電源各類負(fù)荷子系統(tǒng)提供所需的脈沖功率。該變壓器是ITER計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，中方交付的首個(gè)超大部件。

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)是什么組織

各方代表在巴黎召開(kāi)理事會(huì)。

聽(tīng)過(guò)“人造太陽(yáng)”計(jì)劃的讀者，可能對(duì)于ITER計(jì)劃并不陌生。根據(jù)ITER官網(wǎng)的介紹，該組織全稱為國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，計(jì)劃開(kāi)始于1985年，是一個(gè)國(guó)際核聚變研究和巨型工程，是世界上最大的磁約束等離子體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，目前正在建設(shè)世界上最大的實(shí)驗(yàn)性托卡馬克核聚變反應(yīng)堆，位置處在鄰近于法國(guó)南部的卡達(dá)拉舍設(shè)施。

實(shí)驗(yàn)性托卡馬克核聚變反應(yīng)堆建設(shè)中。

2006年11月21日，七個(gè)成員包括歐盟、美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、韓國(guó)和印度，正式同意資助創(chuàng)造核聚變反應(yīng)堆。該計(jì)劃預(yù)計(jì)將持續(xù)30年：10年建造，20年運(yùn)行。ITER最初預(yù)計(jì)將耗資約50億歐元。其中歐盟承擔(dān)50%的費(fèi)用，其余6方(美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、韓國(guó)、印度)分別承擔(dān)10%，超出預(yù)計(jì)總花費(fèi)的10%費(fèi)用將用于支付建設(shè)過(guò)程中由于物價(jià)等因素造成的預(yù)算超支。但是，隨著原材料價(jià)格的上漲和所看到的最初設(shè)計(jì)的變化，這一數(shù)額已經(jīng)超過(guò)三倍而達(dá)到了160億歐元。該組織預(yù)計(jì)，反應(yīng)堆需花費(fèi)10年時(shí)間建造并計(jì)劃在2019年完成，目前并已經(jīng)開(kāi)始采購(gòu)大型部件。

中國(guó)既是ITER計(jì)劃成員國(guó)還是重要設(shè)備生產(chǎn)商

中國(guó)在2003加入該計(jì)劃，除了參與投資外，中國(guó)還承擔(dān)反應(yīng)堆里部分組件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。比如這次的脈沖高壓變電站(PPEN)的首臺(tái)主變壓器。PPEN是中國(guó)承擔(dān)的ITER重要采購(gòu)包之一，從 2006開(kāi)始，歷時(shí)6年，經(jīng)歷了分包談判、初步設(shè)計(jì)、最終設(shè)計(jì)等過(guò)程。2012年由中方正式啟動(dòng)，其任務(wù)目標(biāo)是制造ITER 400kV/66kV/22kV三個(gè)脈沖高壓變電站的所有電力和電氣設(shè)備。

在此之前，中方還承擔(dān)了ITER計(jì)劃中的縱場(chǎng)線圈導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和研發(fā)。這也是中方第一個(gè)開(kāi)工的ITER計(jì)劃采購(gòu)包，總共包括13根導(dǎo)體。

此外，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院自主設(shè)計(jì)和建造的“人造太陽(yáng)”—— 熱核聚變裝置EAST日前已獲重大突破，實(shí)現(xiàn)在國(guó)際上電子溫度達(dá)到5000萬(wàn)度持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的等離子體放電，其研究成果將為未來(lái)ITER實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束放電提供科學(xué)和工程實(shí)驗(yàn)支持。

ITER旨在通核聚變反應(yīng)堆創(chuàng)造源源不斷的清潔能源

那么為什么這7個(gè)國(guó)家會(huì)參與耗資上百億歐元的托卡馬克核聚變反應(yīng)堆建設(shè)?答案正如ITER官網(wǎng)所言，因?yàn)檫@是通往新能源的道路(the way to the new energy)。

核聚變又稱核融合是將兩個(gè)較輕的核結(jié)合而形成一個(gè)較重的核和一個(gè)很輕的核(或粒子)的一種核反應(yīng)形式。舉例來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)就是通過(guò)原子核的核聚變產(chǎn)生能量，把氫原子聚變成氦原子，源源不斷地向外產(chǎn)生能量。

此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆所產(chǎn)生的污染物，核聚變反應(yīng)堆將生產(chǎn)幾乎沒(méi)有任何二氧化碳或其他大氣污染物，它所產(chǎn)生的其他放射性廢料產(chǎn)物的處理周期更短。

目前人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸;也可以觸發(fā)可控制核聚變，但輸入的能量大于輸出或發(fā)生時(shí)間極短?？茖W(xué)家正努力研究如何控制核聚變，托卡馬克核聚變反應(yīng)堆就是核聚變的一種可控方式。

只是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出;而觸發(fā)核聚變反應(yīng)必須消耗能量(約1億度)，因此人工核聚變所產(chǎn)生的能量與觸發(fā)核聚變的能量要到達(dá)一定的比例才能有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

ITER的目標(biāo)是，使用環(huán)形加速器產(chǎn)生溫度超過(guò)10億攝氏度的氫等離子體，它將產(chǎn)生大約5億瓦特(500 MW)的核聚變能量，維持時(shí)間大約為500秒。

核聚變，在軍事上的應(yīng)用是威力無(wú)窮的氫彈，如果在民用上能實(shí)現(xiàn)可控，則相當(dāng)于人造太陽(yáng)，將徹底改寫人類的能源版圖。