热点:ITER又有新进展 地球上种的“太阳”已“发芽”

本篇文章2481字，读完约6分钟

原标题: iter又是地球上种的“太阳”“发芽”了。

发挥第一作用的第二个是等离子体的高密度条件，氘氚原子核的密度足够高，可以提高原子核间发生碰撞乃至核聚变反应的概率。 三是长能量约束时间，维持足够长的高温高密度核反应条件使核融合反应持续。

当地时间8月31日，在法国南部的卡拉谢，国际热核聚变实验炉( iter )托卡马克装置杜巴下部筒体的吊装工作顺利完成。 这是iter计划重大工程开始安装仪式后的第一个重大部件的安装。

这次吊装精度和应变控制要求极高，杜瓦下部筒体直径30米，高度10米，重量约400吨，尺寸约占iter托卡马克装置的三分之一。 由核心集团主导的中法共同体技术团队承担此次吊装作业，与业主反复进行计算确认，反复模拟吊具的尺寸、现场吊装路径及位置调整用工具后，理论上确保吊装安装作业的安全，本吊装前采用吊装方案

iter是模仿太阳产生能量的过程，将氢同位素聚合成氦，释放出取之不尽的热核聚变能量。 因此，形象上被称为“人工太阳”计划。

那么什么是热核融合呢？ 国际热核聚变实验炉如何模拟太阳产生能量的核聚变过程？ 模拟这个过程面临着那些挑战吗？？ 未来核聚变的迅速发展方向是什么？ 有了这些问题，科技日报记者采访了核心集团核工业西南物理研究院融合科学所副所长钟武律。

聚集全世界力量解决磁约束核聚变问题

不仅核聚变发生的条件严峻，开发融合能源还面临着一系列科学和技术挑战。 例如氘氚原子核在温度超过1亿度时容易发生融合反应，极端高温的等离子体不能用普通的固体容器装入，因此科学家们建议用强磁场的方法“包裹”。

国际上，利用强磁场约束高温等离子体的磁约束核聚变研究始于20世纪50年代，经历了从快速收缩、磁镜、拟星器到托卡马克的各种磁约束技术路线的探索。 从20世纪70年代开始，托卡马克路径逐渐显示出独特的优点，成为国际融合能源研究的主流路径。

但是，为了利用托卡马克装置实现热核融合的控制，关键技术依然存在很大的挑战，需要集中全世界的力量共同克服。 1985年美苏首脑提出了iter计划。 其目的是通过国际融合界的共同努力，聚集目前磁约束控制核融合研究行业的主要科学和技术成果，建设热核融合炉，验证核融合和平利用的科学和工程技术的可行性。

2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度7个国家签署了启动ITR项目的协定。 这个计划是当今世界上规模最大、影响最深的国际大科学项目之一，7个以上国家参与了法国南部发生大规模核聚变反应的超导托卡马克装置的建设，如何在极端高温条件下充分长时间约束和控制足够的燃料

钟武律告诉记者，iter装置高30米，直径28米，重量2万吨，目标有3个:验证反应堆级装置本体的集成技术。 实现验证装置稳定运转能力的融合反应的输出电力是输入电力的至少10倍(即融合电力增益因子q大于10 )，显示了50万千瓦的融合反应电力的可靠运转。

太阳通过热核聚变产生能量。

钟武律告诉记者，由于核反应过程中总质量产生了损失，根据爱因斯坦的质量方程式e=mc2，核反应将相应释放巨大的能量。 核反应可分为裂变和核聚变。 裂变是指从重原子核分裂成轻原子核，核聚变是指将轻原子核聚集成重原子核。

核聚变是宇宙的能量来源，太阳和恒星之所以发光发热，是因为其内部轻核之间的核聚变反应还在继续。

由于自身质量巨大，在强引力下，太阳不断压迫其内部的氢原子核，内部的压力和温度极高，氢原子核之间不断碰撞，形成发生核聚变反应的高温高密度条件，发生核聚变释放出巨大的能量 太阳的中心温度超过1500万度，在这种超高温条件下进行的核聚变反应也被称为热核聚变。

热核融合反应是氢弹爆炸的基础。 氢弹的爆炸可以用原子弹爆炸，瞬间产生巨大的能量。 在原子弹爆炸产生的高温下，燃料的原子都电离成离子(原子核)和电子，它们的集合体是等离子体。 但是氢弹的爆炸是无法控制的热核融合反应，不能成为供给能量的手段。 因此，人类致力于实现地球上人工控制的核聚变反应——控制核聚变，希望利用太阳发光发热的原理，为人类提供持续的能源。

中国核聚变的目标在iter之外

随着科学技术的日新月异，未来在核聚变能源开发方面技术改革创新不断出现，或者随着高温超导技术的迅速发展，如果使用高温超导强磁场技术，可以得到高的融合电力密度，减小装置尺寸，融合炉的经济

以iter为指标，磁约束核聚变研究进入反应堆工程和实验阶段。 国际上发展最快的核聚变能源国家以将来的设计为目标建设本国的核聚变示范炉( demo )，重点是开展核聚变实验炉的设计和关键技术攻关，储备相关经验和人才队伍。

对中国来说，参加iter计划是中国磁约束核聚变能源研究开发计划的重要一步，中国自主建设未来聚变炉依然面临着一系列重要的科学和技术挑战，必须提前部署，逐一克服

根据中国核聚变研究的迅速发展现状，中国制定了迅速的发展路线和目标。 始于2011年的中国融合工程试验炉( cfetr )的设计研究是这条路线的重要方面。

“国际融合迅速发展，抑制核融合有望和平利用本世纪中叶。 》钟武律表示，立足中国磁约束核聚变研究的现状，下一步中国核聚变的迅速发展完全利用iter的建设和运行，进行人才培养和技术储备，以自主设计为目标建设融合炉，iter未覆盖的未来融合炉的关键

热核融合的发生有三个苛刻的条件

在所有的核聚变反应中，氢的同位素氘和氚的核聚变反应比较容易实现。 因为这个人类至今为止探索研究的可控核聚变主要是利用氘氚聚变燃料进行核聚变。

根据钟武律，为了控制核聚变反应，在人工控制条件下等离子体的离子温度、密度和能量约束时间的“三积”必须达到一定的值。 换句话说，核聚变反应只释放足够的能量，就能维持核聚变炉的运转，具有很大的能量输出，使核聚变反应循环。

但是，模拟地球上太阳产生能量的热核融合过程面临着很多课题。 热核融合的发生条件非常严格，第一是高温条件，原子核为了克服原子核间的库仑排斥力必须具有足够高的动能(例如温度达到1亿度)，使它们相互充分接近，得到短距离核间的吸引力。 (陈瑜)

标题：热点:ITER又有新进展 地球上种的“太阳”已“发芽”    地址：http://www.shuiyihui.cn/gy/2021/0312/39993.html