文(wen)章來(lai)源:中國(guo)核工(gong)業集團有限公司 發布(bu)時間:2024-03-09

能(neng)源是人類實現可持續發展的(de)關鍵因素之一。而現有(you)的(de)能(neng)源形式(shi)當中,無論是石(shi)化能(neng)源還是可再生能(neng)源都或(huo)多(duo)或(huo)少(shao)存(cun)在(zai)各自的(de)限制。
全國政協(xie)委員、中核(he)集團核(he)聚變堆技術領域首席專家段(duan)旭如指出(chu)(chu),相比于現(xian)階(jie)段(duan)人們(men)使(shi)用的(de)石化、風電等能(neng)源(yuan),可(ke)(ke)(ke)控核(he)聚變發電具有(you)諸多優勢,首先是(shi)(shi)燃料豐富(fu),地球儲備的(de)石化能(neng)源(yuan)遲(chi)早有(you)一天會(hui)枯竭,而核(he)聚變的(de)燃料“氘”可(ke)(ke)(ke)以(yi)直接從(cong)海(hai)水(shui)當中提(ti)取(qu),資(zi)源(yuan)十分(fen)(fen)豐富(fu)。其次是(shi)(shi)核(he)聚變可(ke)(ke)(ke)以(yi)實現(xian)無(wu)碳排放(fang),也不會(hui)產生長壽命的(de)放(fang)射性產物(wu),對環境十分(fen)(fen)友好(hao)。第三(san)是(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)控核(he)聚變發電的(de)原(yuan)動機和火電等形式(shi)的(de)類似(si),都是(shi)(shi)“燒(shao)開(kai)水(shui)”的(de)模式(shi),那就意味著可(ke)(ke)(ke)以(yi)在一定空間(jian)范圍內實現(xian)大功率電能(neng)的(de)穩定輸(shu)出(chu)(chu),不受地域、氣(qi)候等外(wai)界因素(su)的(de)影(ying)響。
他進(jin)一步表示:核(he)聚變能是(shi)目前認識到(dao)的最終解(jie)決人類能源問題(ti)的重要(yao)途徑。
正是這(zhe)些“無限接近完美”的(de)優勢,深耕核(he)(he)聚變(bian)領(ling)域多年(nian)(nian)的(de)段(duan)旭如(ru)幾年(nian)(nian)來(lai)多次(ci)提(ti)案呼(hu)吁應加強加快核(he)(he)聚變(bian)研發(fa)(fa),并在(zai)去(qu)年(nian)(nian)兩會(hui)(hui)期(qi)間談(tan)到,預計到2050年(nian)(nian)左右,也就是建(jian)國(guo)一(yi)百年(nian)(nian)之際,人類可使用(yong)上核(he)(he)聚變(bian)能源。今年(nian)(nian)兩會(hui)(hui)期(qi)間,他再(zai)一(yi)次(ci)建(jian)議:加強頂層統籌設計,加快解決(jue)短板問題,加速(su)推進核(he)(he)聚變(bian)能開發(fa)(fa)全(quan)面邁入工程技術的(de)研發(fa)(fa)與驗證階段(duan),積極搶(qiang)占(zhan)聚變(bian)能研發(fa)(fa)制高點,讓(rang)科幻(huan)變(bian)為現(xian)實。
國際核聚變研發屢獲突破
2022年(nian)12月,美國勞(lao)倫斯利弗莫(mo)爾國家實驗室(shi)國家點(dian)火裝置實現了聚變(bian)輸出(chu)能(neng)量大(da)于激光輸入能(neng)量,聚變(bian)反應的能(neng)量增益(yi)(Q)大(da)于1。該消息(xi)一度引(yin)發網友熱議:這是否意味著(zhu)將改變(bian)核聚變(bian)研發軌跡,或是提速商(shang)運進程(cheng)?
暫(zan)且(qie)(qie)不(bu)(bu)回答上(shang)(shang)述問題,先來看看國(guo)(guo)(guo)際(ji)核聚(ju)變研(yan)發(fa)(fa)現狀。事實上(shang)(shang),在國(guo)(guo)(guo)際(ji)核聚(ju)變研(yan)發(fa)(fa)賽道上(shang)(shang),早已打響“奔跑”發(fa)(fa)令槍(qiang),各國(guo)(guo)(guo)及(ji)相關組織方積極推進這一顛(dian)覆(fu)性(xing)技術(shu)的研(yan)發(fa)(fa)。隨著(zhu)國(guo)(guo)(guo)際(ji)熱(re)核聚(ju)變實驗(yan)(yan)堆(ITER)計劃的啟(qi)動已走向發(fa)(fa)展(zhan)聚(ju)變堆核工(gong)程技術(shu)的工(gong)程階段,各國(guo)(guo)(guo)研(yan)發(fa)(fa)不(bu)(bu)斷提速,且(qie)(qie)屢獲突破(po),如2021年(nian)世界最大的在運磁約束聚(ju)變研(yan)究裝置━歐洲聯合環(huan)實現了(le)59兆焦耳聚(ju)變能量輸出,以及(ji)上(shang)(shang)述的美國(guo)(guo)(guo)勞倫斯(si)利弗莫(mo)爾國(guo)(guo)(guo)家實驗(yan)(yan)室(shi)實驗(yan)(yan)突破(po)。
與此同時,世(shi)界多國正在積(ji)極籌劃自主設(she)計建(jian)造(zao)核(he)聚變(bian)(bian)堆,希望通過開展大規模核(he)聚變(bian)(bian)反應堆的工程設(she)施設(she)計、建(jian)造(zao),能(neng)在未(wei)來核(he)聚變(bian)(bian)能(neng)的商業開發和應用中獲得主導權。
對此,段旭如表示,近年來國際聚(ju)變(bian)研(yan)究屢獲(huo)突破,令(ling)人鼓舞。針對美(mei)國勞倫斯利弗莫爾國家(jia)實驗室所(suo)取得的(de)成果(guo),他表示,人類對于可控核(he)(he)聚(ju)變(bian)的(de)主流技術路線(xian)之一是磁約束(shu)核(he)(he)聚(ju)變(bian),也是參與國家(jia)更多、研(yan)究更廣泛的(de)技術路線(xian),如多國合(he)作(zuo)的(de)“國際熱核(he)(he)聚(ju)變(bian)實驗堆(ITER)”計劃、國內(nei)熟(shu)知的(de)“新一代‘人造太陽’(HL-2M)”等(deng)都(dou)屬于磁約束(shu)聚(ju)變(bian)托(tuo)卡馬克裝置(zhi)。
而此次美國勞倫斯利弗莫(mo)爾國家實(shi)驗室裝(zhuang)置屬于慣(guan)性約束聚變裝(zhuang)置,是利用激光作為(wei)驅(qu)動源(yuan)的。其中能(neng)(neng)量(liang)(liang)增益(yi)(Q)指的是聚變裝(zhuang)置輸(shu)出能(neng)(neng)量(liang)(liang)和(he)輸(shu)入能(neng)(neng)量(liang)(liang)的比(bi)值,這是衡量(liang)(liang)聚變裝(zhuang)置功能(neng)(neng)的重要指標,實(shi)現Q大于1的能(neng)(neng)量(liang)(liang)產出必然(ran)是聚變研(yan)究具(ju)有標志的節點(dian),意味著在工(gong)程上對可控核聚變的掌(zhang)握已(yi)經取得了不小的進步(bu),這也給從事聚變科學(xue)研(yan)究的科研(yan)人員(yuan)帶(dai)來了鼓舞(wu)。
但是,根據公布的數(shu)據,從實(shi)際運(yun)行(xing)角度來看,相對于磁約束核聚(ju)變來說,要實(shi)現慣性約束聚(ju)變反應的商業進程還有很長的路要走。
全力奔赴在“我們負責實現”的聚變之路上
今年(nian)年(nian)初《流浪地球2》上映(ying),中核集團(tuan)發(fa)文:“你們盡管想象,我們負責實現”,迅(xun)速火(huo)遍(bian)全網(wang),網(wang)友表示,這是科技與(yu)科幻的雙向奔赴,是夢幻聯動(dong)。
對(dui)此,段(duan)旭(xu)如表示,“這充分(fen)展現(xian)了中核集團作(zuo)為央企的(de)(de)責任擔(dan)當與(yu)科技實(shi)(shi)力的(de)(de)自(zi)信(xin)。我(wo)們的(de)(de)科學(xue)家正奔(ben)赴(fu)在‘我(wo)們負(fu)責實(shi)(shi)現(xian)’的(de)(de)聚變之路(lu)上(shang),全力尋找‘終極’能源之密(mi)鑰,且向世界展現(xian)了核聚變研發中的(de)(de)中國力量。”
作為我國核(he)能發(fa)展(zhan)“熱堆-快堆-聚變堆”三步走戰(zhan)略的(de)最后一步,大(da)力開展(zhan)可(ke)控核(he)聚變技術攻關已作為低碳前沿(yan)技術納(na)入《中共中央 國務院關于(yu)完整準(zhun)確全面貫徹新發(fa)展(zhan)理念做好碳達峰碳中和工(gong)作的(de)意見》。
段旭(xu)如表(biao)示,在我國(guo)政府(fu)大力(li)支持和科研(yan)人(ren)員(yuan)的努力(li)下,我國(guo)核聚變技術研(yan)究已從跟跑大步跨越到并(bing)跑,部分技術甚至實現領跑,2022年新(xin)一代“人(ren)造(zao)太陽(yang)”(HL-2M)突破100萬安(an)培,創造(zao)了國(guo)內等離子體(ti)運行新(xin)紀錄。
與(yu)(yu)此同時(shi),積極參與(yu)(yu)ITER國際合(he)作項目,段旭如表(biao)示,通(tong)過多年(nian)探索與(yu)(yu)攻關(guan),我國在(zai)一些聚變堆關(guan)鍵技術與(yu)(yu)關(guan)鍵材料(liao)等方(fang)面已經擁(yong)有國際先進的(de)研發或(huo)生(sheng)產能力,在(zai)服務ITER計劃的(de)同時(shi),也帶動(dong)(dong)了這些領域及相(xiang)關(guan)行(xing)業的(de)技術升級(ji),為推動(dong)(dong)ITER發展持續貢獻中(zhong)國智慧和(he)中(zhong)國力量。
2008年以來,我國陸續承擔的18個關鍵部件研制項目的制造任務,貢獻比例約占9%,其中70%以上以實物貢獻方式(即研發制造ITER裝置部件),涵蓋了(le)(le)(le)ITER裝置(zhi)的(de)關鍵(jian)部件(jian),由上(shang)百(bai)家科研院所、企業承擔。在ITER關鍵(jian)部件(jian)研制(zhi)(zhi)項目研發(fa)制(zhi)(zhi)造過(guo)程(cheng)中,取得(de)了(le)(le)(le)重大突破,解決了(le)(le)(le)一系列(lie)聚變工(gong)程(cheng)關鍵(jian)技(ji)術(shu)。以(yi)ITER第一壁(bi)關鍵(jian)部件(jian)研制(zhi)(zhi)項目半原型部件(jian)為例(li),我(wo)國2016年成功(gong)通過(guo)了(le)(le)(le)高(gao)熱(re)負荷試驗(yan)認證(zheng),在世界范圍內率先實現了(le)(le)(le)該類部件(jian)的(de)高(gao)熱(re)負荷測試,相關技(ji)術(shu)被(bei)ITER國際(ji)組織推薦應用到ITER偏濾器上(shang)。
2019年,中(zhong)核(he)(he)集團中(zhong)國(guo)(guo)核(he)(he)電工程有限公司牽頭的(de)中(zhong)法聯合(he)(he)體(ti),與(yu)ITER組織簽(qian)署了TAC1項(xiang)目工程總承包合(he)(he)同(tong),這是(shi)有史以(yi)來中(zhong)國(guo)(guo)企(qi)業在歐洲市(shi)場中(zhong)競標的(de)最大核(he)(he)能工程項(xiang)目合(he)(he)同(tong),該合(he)(he)同(tong)的(de)簽(qian)訂標志著我國(guo)(guo)核(he)(he)聚變技術與(yu)人才積累、核(he)(he)電建設(she)能力以(yi)及國(guo)(guo)際影響(xiang)力獲(huo)得國(guo)(guo)際聚變界(jie)認可。TAC1安裝(zhuang)標段工程是(shi)ITER裝(zhuang)置(zhi)最重要(yao)的(de)核(he)(he)心(xin)設(she)備安裝(zhuang)工程,其重要(yao)性相當于核(he)(he)電站的(de)反應堆、人體(ti)里的(de)心(xin)臟(zang)。
2022年,ITER增強(qiang)熱(re)負(fu)(fu)荷(he)第一(yi)壁完(wan)成首件制(zhi)造(zao),其核(he)心指(zhi)標優于(yu)設(she)計要求,具備(bei)了批(pi)量制(zhi)造(zao)條(tiao)件。這是我國在(zai)可控核(he)聚變領(ling)域的重大突破,標志著中國全面突破“ITER增強(qiang)熱(re)負(fu)(fu)荷(he)第一(yi)壁”關鍵技(ji)術,實現該項核(he)心科技(ji)持(chi)續領(ling)跑,有力(li)提升了我國在(zai)該領(ling)域的話語權。
段(duan)旭如表示:“我國(guo)按時、高標準、高質(zhi)量(liang)交付了有關任務,關鍵部件研(yan)制項目完成質(zhi)量(liang)與進(jin)度均走在ITER七(qi)方前列(lie),有力推動了項目實施,得到(dao)參與各方充分(fen)肯定。”
建議:加強頂層設計與統籌,優勢互補,協同攻關聚變堆核心關鍵技術
一系(xi)列的(de)成績令人鼓舞。為加快推(tui)進(jin)(jin)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)開(kai)發(fa)(fa)(fa)進(jin)(jin)程,早日實(shi)現聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)技(ji)(ji)術高水平自立(li)自強、助(zhu)推(tui)“雙(shuang)碳(tan)”目(mu)(mu)標(biao)的(de)實(shi)現、促進(jin)(jin)能(neng)(neng)源新體(ti)系(xi)構建和保障國家(jia)能(neng)(neng)源安全,段(duan)旭(xu)如(ru)表(biao)示,應充分發(fa)(fa)(fa)揮(hui)我(wo)國現有(you)核(he)科技(ji)(ji)工業(ye)體(ti)系(xi)的(de)作用,強化頂層設計和統籌,有(you)目(mu)(mu)的(de)有(you)原則引導(dao)并調動核(he)工程等(deng)相關(guan)優(you)(you)勢單位(wei)積極參與(yu)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)開(kai)發(fa)(fa)(fa),有(you)組織(zhi)有(you)分工地促進(jin)(jin)相關(guan)單位(wei)優(you)(you)勢互補(bu),協同攻關(guan)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)堆核(he)心關(guan)鍵技(ji)(ji)術,逐步完善我(wo)國聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)源技(ji)(ji)術研(yan)發(fa)(fa)(fa)工業(ye)體(ti)系(xi),推(tui)進(jin)(jin)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)研(yan)發(fa)(fa)(fa)高質量(liang)發(fa)(fa)(fa)展。
段旭如建(jian)議:強(qiang)化頂層設計和(he)(he)統籌,通過加強(qiang)政策、資(zi)金(jin)、平臺等(deng)穩定(ding)支持(chi),一方面(mian)(mian)持(chi)續(xu)強(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)技術(shu)研(yan)究(jiu),力爭盡早(zao)全面(mian)(mian)實現技術(shu)領(ling)跑;另一方面(mian)(mian)發揮新(xin)型(xing)舉國體(ti)(ti)制優勢,依托我國完(wan)整的(de)核(he)(he)(he)(he)科技工(gong)(gong)業體(ti)(ti)系(xi)(xi)和(he)(he)豐富的(de)核(he)(he)(he)(he)工(gong)(gong)程經(jing)驗的(de)優勢,強(qiang)化聚(ju)(ju)變(bian)核(he)(he)(he)(he)工(gong)(gong)程研(yan)究(jiu),以(yi)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)領(ling)域的(de)專業院所為核(he)(he)(he)(he)心,充(chong)分調動(dong)核(he)(he)(he)(he)工(gong)(gong)程單位、業主單位、制造(zao)商、監管部門等(deng)各方積極參與,逐(zhu)步完(wan)善聚(ju)(ju)變(bian)能的(de)技術(shu)開(kai)發體(ti)(ti)系(xi)(xi)和(he)(he)工(gong)(gong)業體(ti)(ti)系(xi)(xi),借鑒和(he)(he)吸納核(he)(he)(he)(he)電工(gong)(gong)程設計、建(jian)造(zao)、運行、項目管理先(xian)進(jin)經(jing)驗,加快解決短板與“卡脖子”問(wen)題,加速推進(jin)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)能開(kai)發全面(mian)(mian)邁入(ru)工(gong)(gong)程技術(shu)的(de)研(yan)發與驗證階段,積極搶占聚(ju)(ju)變(bian)能研(yan)發制高點。
【責任編(bian)輯(ji):俞昭君】