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我国核聚变技术由跟跑者向领跑者迈进
日期:2017-12-02 阅读次数:56 颜色:
  

 “中国加入ITER计划十年来,认真履行承诺和义务,承担的ITER采购包制造任务按照时间进度和标准,高质量地交付了有关制造设备和部件,受到ITER 参与各方的充分肯定。通过参与ITER计划,我国科技创新能力、国际项目管理能力和专业技术人才培养能力也得到了有效提升。” 科技部部长万钢在11月28日举办的“ITER十年——回顾与展望”会议上表示,十年来,我国从一张白纸起步,建立了符合国际大科学工程管理的管理机制, 为我国聚变领域科技在国际上由跟跑者向领跑者奋进保驾护航。

高质量、高效率推进任务完成

ITER计划,即国际热核聚变实验堆计划。该计划是当今世界最大的多边国际科技合作项目之一,是目前世界上仅次于国际空间站的国际大科学工程计划。其目的 是通过建造反应堆级核聚变装置,验证和平利用核聚变发电的科学和工程技术可行性。其研究的受控核聚变获得能量原理与太阳释放光热相同,故也称为“人造太阳”,ITER计划对从根本上解决人类共同面临的能源问题、环境问题和社会可持续发展问题具有重大意义,在多边国际合作中占据重要地位,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方30多个国家共同合作。

万钢表示,ITER计划的实施是一个平等参与、互利共赢、共同进步的国际大科学工程“范例”。中国作为一个负责任的大国,要尽我们的最大努力,为应对全球气候变化、和平利用核能和人类可持续发展贡献“中国智慧”和“中国方案”。

中国科学院副院长张杰介绍,作为ITER七方的成员之一,中国也争取和承担了相应份额的ITER采购包任务。这些任务技术含量高,时间紧,难度大。但是中国团队敢于承担,勇于创新,克服了重重困难,高效率、高质量的推进采购包任务,赢得了国际同行的高度赞誉。“中国第一个采购包于2015年顺利交付,并实现了100%的国产化,产品质量100%的满足ITER要求。”

科技部中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆说,从2008年至2017年,在中国参与ITER计划的带动下,国家磁约束核聚变能发展研究共部署 119个项目,总计安排经费约40亿元。取得了多项国际和国内第一的研究成果,使中国在核聚变领域处于与国际同等甚至某些方面领先的地位。如,EAST实现了101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,是世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。

科技部作为我国ITER计划的政府主管部门,协调国内相关资源,切实履行国际承诺,全面参与国际组织管理与ITER计划实施。自2008年以来,我国陆续承担了18个采购包的制造任务,涵盖了ITER装置几乎所有关键部件,由上百家科研院所、企业承担。

2008年中方指出ITER电源原设计方案存在不安全性,并提出了新的设计方案,经过多轮独立专家论证,中方提出的新方案最终被ITER组织接受。

中方第一壁采购包半原型部件在2016年成功通过高热负荷测试,在世界范围内率先通过认证。相关技术被ITER国际组织推荐应用到ITER偏滤器上。

全套磁体支撑系统由中方独立建造,中方在特殊环境焊接技术和异形锻件等领域均实现了技术突破。

环向场、极向场导体在研制过程中,实现了我国低温超导股线100%国产化、100%满足质量要求,研发和生产能力已经达到国际一流水平。

中方承担ITER装置所有31套磁体馈线制造任务,首件产品已顺利交付ITER组织。屏蔽块采购包进展顺利,在国际上率先建成一套热氦检漏系统。校正场线 圈采购包全部由中方自主研制。脉冲高压变电站材料采购包成功完成了特种电力变压器、大尺寸集成性电气舱等国内罕见设备的制造。

万钢表示,十年来,我国从一张白纸起步,建立了符合国际大科学工程管理的管理机制,为我国聚变领域科技在国际上由跟跑者向领跑者奋进保驾护航。健全了包括项目进度、质量、核安全、运输、标准等项目管理机制,集成国内各领域优秀资源,确保我国承担的采购包制造任务按时、保质、保量完成和交付。通过参与 ITER计划,有力提升了我国科技创新能力、国际项目管理能力和专业技术人才培养能力。我国在材料科学、超导技术、精密加工等相关领域的研发能力和技术水平取得长足进步,有些技术已经成功实现产业化。参与计划的单位还凭借自身过硬的实力承担了欧盟等外方的制造任务和外包合同。

由跟跑、并跑向领跑迈进

我国先后建成并升级改造了中国环流器二号A和东方超环EAST,深入探索实现聚变能源的工程、物理问题。

中国环流器二号A是我国第一个带偏滤器的大型托卡马克聚变研究装置。该装置在国内首次实现了高约束模式运行,使得我国成为继美、日、欧之后第四个实现高约束模式运行的国家。

东方超环是世界上第一个“全超导非圆截面托卡马克装置”。2017年7月在世界上首次实现了5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行。

经过多年努力,我国在国际聚变界的影响力不断增强,多项物理实验研究成果位于世界前位;并在氚循环、等离子体控制、测试包层模块(TBM)、核环境遥操作 及模拟计算等领域都取得了很大进展和突破。华中科技大学、中国科学技术大学先后建造了自己的核聚变实验室装置,核聚变研究已成为高校新的培养方向。

人才团队形成品牌

据介绍,参与ITER项目的十年,不仅是中国核聚变技术能力与管理水平大跨步前进的十年,也是中国核聚变工程技术人才与团队持续储备的十年。中国国际核聚变能源计划执行中心成立以来,培养和锻炼了一支国际大科学工程研发和管理团队,培养多位杰青、长江学者,吸引一批海外千人计划入选者归国。目前,已有超过 3400名科学家,2700名学生加入到我国磁约束核聚变技术领域的研发团队中。

万钢表示,未来将继续推动ITER计划的实施,不断提升我国在核聚变能源领域的研发能力和技术水平。与此同时,按照党中央的部署,聚焦人类社会的共同挑 战,研究制定提出我国科学家牵头组织实施国际大科学计划和大科学工程的方案,这是我国在科技领域落实“构建人类命运共同体”方略的具体行动。我国将充分吸 收借鉴ITER计划十年来组织管理的成功做法和经验,以科学前沿探索为目标,在基础研究和全球性问题等领域搭建开放创新平台,为解决人类社会的繁荣发展作出更多的“中国贡献”。

此次会议,国际聚变界讨论并将签署《北京宣言》,明确聚变能研究发展的目的和意义,加强合作,为最终解决世界能源短缺和环境污染问题贡献力量。我国专家还介绍了中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计进展情况,对我国未来核聚变发展前景进行了展望。

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关键词: 核聚变 ITER 万钢