中國「人造太陽」內部構造曝光 真空室像洗衣機

國情動向 14:01 2020/12/13

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中國「人造太陽」內部構造曝光 真空室像洗衣機

中國「人造太陽」,中國環流器二號M裝置月初在四川成都建成,並順利舉行首次核聚變發電試驗。「人造太陽」要實現核聚變,要維持攝氏1.5億度極高溫,相當於太陽芯部溫度近10倍!央視近日節目揭秘了中國「人造太陽」內部構造,其中真空室是最為核心的關鍵部件,這個巨大的環形空間全由金屬焊接而成,入面與洗衣機內部有幾分相似。

聚變能源不但威力強大,而且環保安全,開發聚變能源是為人類「終極能源夢想」,而「中國環流器二號M裝置」(HL-2M)是目前中國規模最大、參數最高的新一代磁約束聚變實驗研究裝置。

核聚變裝置所以俗稱「人造太陽」,是因為其原理和太陽發光發熱一樣,都可以理解為兩個小質量的原子,聚合成一個較大的原子,能夠釋放出巨大能量。這有幾個必備條件:燃料粒子要達到上億攝氏度高溫;燃料粒子密度要足夠高,使互相碰撞機率增加;還要將這極高溫極高壓的燃料,控制維持得足夠長的時間。

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為了完成這個實驗裝置,科研人員須攻克一系列技術難題。60多名科研人員經過上百次試驗,先研製出國際先進水平的國內首台大型立軸脈衝發電機組,這一台機組就相當於一個中小型水電站,有30萬千瓦供電容量。

立式脈衝發電機組的具體安裝又是一道難題。由於立式脈衝發電機組沒有飛輪,整個機組能量主要來自轉子,而這個轉子重達400噸,安裝精度偏差卻必須小於0.05毫米,比一根頭髮的直徑還小。現場安裝人員總共拆裝了5次,最終才把轉子安裝到位。

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真空室更是安裝過程難度最大的一個環節。真空室重達15噸,要從8米高的地方,垂直落到線圈筒體的外徑上去。真空室的內腔和線圈的外壁之間只有幾毫米的間隙。這5米的距離,科研人員整整花了幾個小時。

真空室也是「中國環流器二號M裝置」當中,最核心的關鍵部件。真空室體積大約40多立方米,高3米多,直徑5米多。核聚變反應時,氘和氚等離子在真空室內有規律運動。真空室的製造加工、焊接安裝等都有嚴格要求。其中真空度,要求達到類似外太空的環境。

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由於真空室是一個全焊接式的不規則雙曲面結構,焊接點多、焊接長度長,總焊接長度2800米,焊接難度超乎想像。

全球最大型聚變反應實驗堆,國際熱核聚變實驗堆ITER項目正在法國興建。項目由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度等7方合作,投入近50億美元,中國承擔了約9%的18個採購包製造任務,涵蓋了ITER裝置幾乎所有的關鍵部件。

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責任編輯:連兆鋒

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