合肥科学大装置又增加一个,人造太阳“夸父”惊艳亮相,它的学名叫“聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)”,是继东方超环“EAST”(位于合肥的托卡马克)之后,又一大可控核聚变关键设施。如果真的实现了,能源自由是肯定的,人类可能永远不再战争了。
它比EAST和中核新一代人造太阳“中国环流三号”更大、更高、更精密、更先进。作为“十三五规划”优先部署的大科学装置,前期关键技术验证和工程设计已经完成,距离实现真正的“人造太阳”真的近了。
目前,我国有两个大型托卡马克装置在运行,其中最新的消息是:8月25日下午,“中国环流器三号(HL—2M)”,首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录。
我们知道,可控核聚变具有三大优点:效率高、原料多、安全清洁。使用该方案,只需要1克氢气,就能产生相当于8吨汽油让手产生的能量。而即便是1克的铀也只相当于1.8吨汽油能量。
所以,我国也很早进行了该领域的研究,并且自主设计和建造了世界首个具有非圆截面的全超导托卡马克实验装置——EAST。
23年4月13日,EAST第122254次实验,成功实现稳态高约束模式等离子体运行4秒,刷新了27年创下1.2亿度1秒。而21年12月30日晚,EAST成功实现16秒长脉冲高参数等离子体运行。
科学家们的目标是:1兆安等离子体电流、1亿度高温等离子体、1000秒运行时间。
但是,目前,我们不能同时满足这三大目标,EAST装置分三次实现了该目标,而中核环流器三号的磁体是常规导体,却已经实现百万安培等离子体电流高约束模式运行,但是没有透露加热功率、温度、密度、能量约束时间等参数。
接下来继续发展高功率加热和电流驱动、等离子体先进运行控制等核心技术,就能实现堆芯级别的离子体运行了。
按照劳森判据(Lawsoncriterion)衡量核聚变装置及核聚变研究水平有三个参数:燃料的离子温度、等离子体密度和能量约束时间。
只有三个参数的乘积超过特定数值,才能够实现真正的核聚变。而等离子体电流的大小将显著影响三个参数中的等离子体密度和能量约束时间。
现在,中国现有的“人造太阳装置”正在不断冲击新的目标,致力于20年实现能源化利用。人类探索可控核聚变已经100多年,中国领先世界,当然不能只坐等两台托克马克装置进行突破。
所以,接下来,我们还有长时间维持等离子体运行,以及将核聚变转化为发电能力等技术难题需要攻克。
于是,我国就开始自主建设的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT),它侧重于工程技术问题,是建设中国聚变工程试验堆(CFETR)进行的前期预研,你可以将CRAFT理解为“试验堆的前期试验”。
本来,如果国家合作的ITER项目一切顺利,我们还不需要“夸父”这一步,可是“三个和尚抬水吃”,国际项目拖延的很厉害,我们自己的技术也差不多了,于是就先行建设自己的试验堆了。
23年6月,CRAFT负离子源中性束注入系统调试成功,7月下偏滤器系统通过内部验收,9月第一批采购意向公示……一切都在加速进行。
如果一切顺利,“夸父”(CRAFT)25年前完成任务,CFETR在20年前完成既定目标,那么中国率先使用上可控核聚变就真的来了。不过,核聚变行业有一个比较刺耳的“永远的五十年”的梗,希望真正打破这个僵局的,就是中国科学家们。
对了,“夸父”项目参研制单位超多:中科大,中科院等离子体所,585所,九院为主导的,全国还有很多高校和研究所……这就是真正的“集中力量办大事”!#万物为什么#