美好生活,勞動(dòng)創(chuàng )造。勞動(dòng)者以專(zhuān)注為經(jīng),以耐心為緯,織就段段華彩篇章。在群山之巔,在地心深處,總會(huì )有一些人堅守在崗位,追光逐夢(mèng),向“新”而行。
近年來(lái),我國重大科技基礎設施建設迎來(lái)快速發(fā)展期,一批大科學(xué)裝置建成運行。
在海拔4410米的海子山上,高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站“拉索”,作為世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最好的超高能伽馬射線(xiàn)探測裝置,搜尋著(zhù)看不見(jiàn)、摸不著(zhù)的宇宙線(xiàn)。
在重巒疊嶂的喀斯特群山之間,500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”(FAST),仰望蒼穹、遠眺寰宇,將人類(lèi)“視界”延伸到百億光年之外。
在地下700米深處,江門(mén)中微子實(shí)驗的液體閃爍體探測器,可以將微弱的電信號放大1000萬(wàn)倍,捕捉有著(zhù)“宇宙幽靈”之稱(chēng)的中微子。
大科學(xué)裝置“夸父” 加快“人造太陽(yáng)”研發(fā)
夸父逐日的神話(huà)我們都聽(tīng)過(guò),但今天我們要認識的大科學(xué)裝置“夸父”,不是助力逐日,而是助力“造日”。
太陽(yáng)蘊含著(zhù)無(wú)盡的能量,內部源源不斷地發(fā)生著(zhù)聚變反應,釋放能量,滋養萬(wàn)物。
聚變能源具有原料豐富、安全高效、清潔低碳的獨特優(yōu)點(diǎn),聚變發(fā)電可提供近乎零碳排放的清潔能源,替代有限的化石能源,有望徹底解決人類(lèi)能源問(wèn)題。
人類(lèi)要想實(shí)現利用核聚變能源,就需要建造出模擬太陽(yáng)內部核聚變反應的裝置。顧名思義就是造出一個(gè)“太陽(yáng)”,實(shí)現聚變發(fā)電。
為了開(kāi)發(fā)利用聚變能源,我國在安徽合肥設計建造了大科學(xué)裝置——聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施——“夸父”項目。這一設施可以為未來(lái)我國的聚變堆建設,提供技術(shù)支撐和大型研發(fā)測試平臺。
“夸父”建設進(jìn)入關(guān)鍵期 預計年底全面建成
目前“夸父”項目建設已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵階段,預計將于2025年年底全面建成。
總臺央視記者 褚爾嘉:聚變研究對于我們未來(lái)能源替代具有重要意義,而這里的科研人員們多年來(lái)就一直在為此做著(zhù)不懈努力。
目前在安徽合肥科學(xué)島的聚變堆園區里,已經(jīng)有部分聚變研究的大型科研設施建成,一部分則已經(jīng)通過(guò)驗收。
這座D形的裝置,它形狀酷似一個(gè)“橘子瓣”,這座大型裝置名字叫:聚變堆主機八分之一真空室及總體安裝平臺,它是將于今年年底建成的聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施“夸父”項目的重要組成部分。這座裝置的總高有20米,D形真空室的殼體高11米,主體部分采用的是超低碳不銹鋼材料,總重達295噸。
在今年3月份,這座裝置已經(jīng)通過(guò)專(zhuān)家組驗收。目前,科研人員在這里開(kāi)展的主要是調試、集成等工作。那么這么炫酷的造型到底是做什么用的呢?科研人員介紹,之所以叫八分之一真空室,就是未來(lái)的聚變堆主機內部會(huì )有八個(gè)像這樣的裝置,圍成一個(gè)圓形的真空室。在這里面把原料氘和氚加熱到上億攝氏度的高溫,產(chǎn)生核聚變反應進(jìn)行發(fā)電,可見(jiàn)這個(gè)裝置的重要性。它既要耐高溫,強度也要高。目前國際上只有我們中國擁有這種大尺寸的類(lèi)似裝置。
為了開(kāi)展核聚變相關(guān)研究,實(shí)際上我國早已部署相關(guān)科研設施的建設。在合肥科學(xué)島,已經(jīng)有大型科研裝置建成并投入運行,通過(guò)這些裝置,科研人員還取得了系列重要的科研成果。
例如,在距離我們這里1公里外的國家重大科技基礎設施“人造太陽(yáng)”全超導托卡馬克裝置EAST。這座大科學(xué)裝置在2006年就已經(jīng)建成?!叭嗽焯?yáng)”就是一種模擬太陽(yáng)內部核聚變反應過(guò)程的裝置,通過(guò)控制和維持高溫等離子體運行,實(shí)現聚變反應來(lái)釋放巨大的能量。多年來(lái),科研人員一直在用它開(kāi)展物理實(shí)驗。
就在今年年初,利用“人造太陽(yáng)”EAST科研人員就成功實(shí)現了1億攝氏度1066秒的穩態(tài)長(cháng)脈沖高約束模等離子體運行,刷新了托卡馬克裝置高約束模運行的世界紀錄,這就意味著(zhù)人類(lèi)首次在實(shí)驗裝置上模擬出了未來(lái)聚變堆高效穩態(tài)運行必備的環(huán)境,這是國際上該領(lǐng)域研究的一項重大突破。
不僅如此,就在我們聚變堆園區邊上,緊湊型聚變能實(shí)驗裝置BEST工程的總裝工作在這兩天也已經(jīng)啟動(dòng)。目前,該工程的物理設計、工程設計等工作已經(jīng)完成,主體工程正在加快建設,未來(lái)建成后它將演示聚變能源發(fā)電。這座裝置我們可以理解為它是一個(gè)緊湊型的核聚變實(shí)驗裝置,科學(xué)家們就是要通過(guò)建這樣一個(gè)裝置,模擬未來(lái)商業(yè)化應用的聚變堆在運行時(shí)的各種狀況,也就是先建設一個(gè)樣本出來(lái),為未來(lái)建設真正用于商業(yè)發(fā)電的大型聚變堆奠定基礎。
無(wú)論是已經(jīng)建成的人造太陽(yáng)EAST、還是今年年底前將完成建設的夸父項目,以及未來(lái)幾年將建成的BEST,合肥已經(jīng)初步建成了聚變研究的裝置集群。那么這一系列大型科研裝置的建設及實(shí)驗研究,最終目的只有一個(gè),就是加快我國聚變能源的開(kāi)發(fā),讓聚變能源早日走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。我們離這個(gè)目標還有多遠呢?
問(wèn):目前我們夸父項目各系統建設進(jìn)展如何?
中國科學(xué)院等離子體物理研究所副研究員王騰:目前,“夸父”項目其他子系統也正在進(jìn)行系統集成和調試。例如,我們正在研制的環(huán)向場(chǎng)原型線(xiàn)圈,將套裝在D形真空室外,用以產(chǎn)生約束高溫等離子體的強磁場(chǎng),這個(gè)線(xiàn)圈將在今年八月份完成子線(xiàn)圈研制并開(kāi)始總裝。類(lèi)似的項目在整個(gè)項目中共有19個(gè)課題,分布在園區中各個(gè)廠(chǎng)房?jì)?,圍繞聚變堆不同的核心部件開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
整體看,我們“夸父”項目將在今年底全面建成,建成后,它將是國際聚變領(lǐng)域參數最高、功能最完備的綜合性研究及測試平臺,將為聚變實(shí)驗堆和工程堆核心部件的研發(fā)及建設保駕護航,為我們國家能源、信息、健康、環(huán)境等交叉前沿領(lǐng)域提供研究平臺和強大的技術(shù)支撐。
問(wèn):什么時(shí)候聚變能源可以走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)呢?
中國科學(xué)院等離子體物理研究所副研究員王騰:我們當前研究主要集中在基礎實(shí)驗研究和工程技術(shù)驗證階段,且取得了良好成果,但聚變研究是一個(gè)持續攻關(guān)的過(guò)程,需要幾代科研人員幾十年的接續奮斗,預計十年內能夠進(jìn)行聚變發(fā)電演示,未來(lái)二十到三十年能夠真正走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù),實(shí)現聚變能商用。
追逐”人造太陽(yáng)”!大科學(xué)裝置“夸父”首次亮相合肥
太陽(yáng),是生命的源泉
太陽(yáng),是光明的象征
如今,人類(lèi)想在地球上造出一個(gè)“太陽(yáng)”
讓能源不竭,水清天藍,生命永續
新華社記者獨家探訪(fǎng)
建設中的中國大科學(xué)裝置“夸父”(CRAFT)
看看這個(gè)研究平臺
如何為未來(lái)的“人造太陽(yáng)”研制“發(fā)動(dòng)機”
“夸父”園區效果圖(中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所供圖)
“夸父”的學(xué)名為
“聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施(CRAFT)”
是“十三五”立項的國家重大科技基礎設施項目
2018年12月獲批開(kāi)工建設
預計2025年底全面建成
9月11日拍攝的“夸父”園區建設實(shí)景。新華社記者 周牧 攝
從無(wú)到有
中國的科研工作者和工程建設者夜以繼日
邊建設、邊使用
如今的“夸父”園區已交付啟用
來(lái),讓我們“乘坐”無(wú)人機
嘗鮮體驗下“夸父”雄姿
萬(wàn)物生長(cháng)靠太陽(yáng)
太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱是因為內部的核聚變反應
如果能在地球上造一個(gè)“太陽(yáng)”
人類(lèi)有望實(shí)現能源自由
20世紀中葉人類(lèi)開(kāi)始核聚變能源研究
我國在20世紀七十年代開(kāi)啟“人造太陽(yáng)”夢(mèng)想
經(jīng)過(guò)幾代科研工作者接力奮斗
中國如今已建成
“東方超環(huán)(EAST)”“中國環(huán)流器”等
一批“人造太陽(yáng)”實(shí)驗裝置
取得多項重大成果
中國自主研發(fā)的EAST裝置
擁有核心技術(shù)200多項、專(zhuān)利近2000項
匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”
“超強磁場(chǎng)”“超大電流”尖端技術(shù)于一爐
在此基礎上,中國下一代“人造太陽(yáng)”——
中國聚變工程實(shí)驗堆(CFETR)已完成工程設計
而為建設CFETR研究關(guān)鍵技術(shù)
正是“夸父”的主要使命
相比EAST
CFETR將更大、更高、更精密、更先進(jìn)
目前在“夸父”的實(shí)驗室里
已經(jīng)可以看到CFETR部分部件的雛形
比如這個(gè)巨大的“橘子瓣”
這就是未來(lái)“人造太陽(yáng)”的重要組成部分
外表很壯觀(guān)
“夸父”的科技內涵更可觀(guān)
如同中國古代神話(huà)傳說(shuō)中的夸父
胸懷大志、向往光明、不懼艱辛、勇于追夢(mèng)
100余家國內合作單位
60余家國際合作單位
1000多名建設者
歷經(jīng)5年多時(shí)間
攻克一系列科研與工程技術(shù)難題
9月15日,工作人員在“夸父”園區安裝調試設備。新華社記者 周牧 攝
9月15日,這是“夸父”園區內象征自力更生、艱苦奮斗精神的早期聚變裝置發(fā)電機實(shí)物。新華社記者 周牧 攝
向著(zhù)光明
向著(zhù)美好未來(lái)
中國“夸父”奮力前行
來(lái)源:新華社