ITER实现聚变能源里程碑:脉冲超导电磁体系统全面完成
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ITER项目宣布全球规模最大、功率最强的脉冲超导电磁体系统所有组件制造完成,这是聚变能源领域的一项里程碑式成就。中国在此项目中扮演了重要角色,为项目的成功做出了贡献。
据国际热核聚变实验堆(ITER)项目官网30日消息,聚变能源领域迎来重大突破——ITER全球规模最大、功率最强的脉冲超导电磁体系统已全面完成制造。这一里程碑式成就标志着人类向实现聚变能源迈出了关键一步。
此次完成的最后一个组件,即中央螺线管的第六个模块,已在美国制造并完成测试。待其在法国南部ITER实验堆现场组装完成后,中央螺线管将成为整个系统最强大的磁体,磁力惊人,足以吊起一艘航空母舰。它将与来自俄罗斯、欧洲和中国制造的六个环形极向场(PF)磁体共同协作。整个脉冲磁体系统重量惊人,达到约3000吨,堪称ITER环形反应堆(托卡马克装置)的电磁“心脏”。
该脉冲超导电磁体系统的工作原理颇为复杂,共分为五个步骤。首先,将几克氢燃料(氘气和氚气)注入ITER庞大的托卡马克反应堆腔室。随后,脉冲磁体系统通电,使氢气电离,形成等离子体。接着,等离子体被约束在磁场构成的“无形笼子”中。之后,外部加热系统将等离子体温度提升至惊人的1.5亿摄氏度。最终,在此极端高温下,等离子体粒子原子核发生聚变,释放出大量热能。
ITER计划全面投入运行后,仅需50兆瓦的输入加热功率,即可产生高达500兆瓦的聚变功率。这种高效率水平下,聚变反应几乎可以实现自热,形成“燃烧等离子体”。
ITER项目旨在验证聚变(太阳和恒星的能量来源)作为地球上丰富、安全、无碳能源的可行性。这是一个由30多个国家共同参与的国际合作项目。其中,中国扮演了重要角色,制造了一块10米长的极向场磁体,并已安装于托卡马克装置底部。此外,中国还为部分PF磁体提供了铌钛超导体,并贡献了18个超导校正线圈磁体,这些磁体被放置在托卡马克周围,用于微调等离子体反应。
ITER总干事彼得罗·巴拉巴斯基表示,ITER的独特之处在于其技术复杂性和国际合作框架,这使得项目能够在不断变化的政治格局中持续推进。这一成就证明了人类在面对气候变化和能源安全等全球性挑战时,能够克服分歧,共同推进解决方案。
(文章来源:科技日报)
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