大陸參與「人造太陽」計劃 自主設計超大件正式發運

大陸承擔設計的脈衝高壓變電站(PPEN)首台主變壓器為400KV高壓智慧主變壓器。

作為國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃的參與國之一,大陸承擔生產和設計的首個超大部件——脈衝高壓變電站(PPEN)首台主變壓器,已於4月17日正式從天津臨港發運,預計在今(2016)年6月份到達法國。

根據澎湃新聞網報導,按照ITER總體設計要求,此次大陸承擔設計的脈衝高壓變電站(PPEN)首台主變壓器為400KV高壓智慧主變壓器,容量為300MVA,主要功能是在ITER托卡馬克各種運行模式下,向磁體功率電源、輔助加熱系統功率電源各類負荷子系統提供所需的脈衝功率。該變壓器是ITER計劃實施以來,中方交付的首個超大部件。

國際熱核聚變實驗堆(ITER)是什麼組織

聽過『人造太陽』計劃的讀者,可能對於ITER計劃並不陌生。根據ITER官網的介紹,該組織全稱為國際熱核聚變實驗反應堆,計劃開始於1985年,是一個國際核聚變研究和巨型工程,是世界上最大的磁約束等離子體物理學實驗,目前正在建設世界上最大的實驗性托卡馬克核聚變反應堆,位置處在鄰近於法國南部的卡達拉舍設施。


各方代表在巴黎召開理事會。

2006年11月21日,七個成員包括歐盟、美國、大陸、日本、俄羅斯、南韓和印度,正式同意資助創造核聚變反應堆。該計劃預計將持續30年:10年建造,20年運行。ITER最初預計將耗資約50億歐元。其中歐盟承擔50%的費用,其餘6方(美國、大陸、日本、俄羅斯、南韓、印度)分別承擔10%,超出預計總花費的10%費用將用於支付建設過程中由於物價等因素造成的預算超支。但是,隨著原材料價格的上漲和所看到的最初設計的變化,這一數額已經超過三倍而達到了160億歐元。該組織預計,反應堆需花費10年時間建造並計劃在2019年完成,目前並已經開始採購大型部件。

大陸既是ITER計劃成員國還是重要設備生產商

大陸在2003加入該計劃,除了參與投資外,大陸還承擔反應堆裡部分元件的設計和生產。比如這次的脈衝高壓變電站(PPEN)的首台主變壓器。PPEN是大陸承擔的ITER重要採購包之一,從2006開始,歷時6年,經歷了分包談判、初步設計、最終設計等過程。2012年由中方正式啟動,其任務目標是製造ITER 400kV/66kV/22kV三個脈衝高壓變電站的所有電力和電氣設備。

在此之前,中方還承擔了ITER計劃中的縱場線圈導體的設計和研發。這也是中方第一個開工的ITER計劃採購包,總共包括13根導體。

此外,中科院合肥物質科學研究院自主設計和建造的『人造太陽』—— 熱核聚變裝置EAST日前已獲重大突破,實現在國際上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電,其研究成果將為未來ITER實現穩態高約束放電提供科學和工程實驗支援。


實驗性托卡馬克核聚變反應堆建設中。

ITER旨在通核聚變反應堆創造源源不斷的清潔能源

那麼為什麼這7個國家會參與耗資上百億歐元的托卡馬克核聚變反應堆建設?答案正如ITER官網所言,因為這是通往新能源的道路(the way to the new energy)。

核聚變又稱核融合是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核(或粒子)的一種核反應形式。舉例來說,太陽就是透過原子核的核聚變產生能量,把氫原子聚變成氦原子,源源不斷地向外產生能量。

此外,相對於傳統的核反應堆所產生的污染物,核聚變反應堆將生產幾乎沒有任何二氧化碳或其他大氣污染物,它所產生的其他放射性廢料產物的處理週期更短。

目前人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸;也可以觸發可控制核聚變,但輸入的能量大於輸出或發生時間極短。科學家正努力研究如何控制核聚變,托卡馬克核聚變反應堆就是核聚變的一種可控方式。


模型。

只是要想能量可被人類有效利用,必須能夠合理的控制核聚變的速度和規模,實現持續、平穩的能量輸出;而觸發核聚變反應必須消耗能量(約1億度),因此人工核聚變所產生的能量與觸發核聚變的能量要到達一定的比例才能有經濟效應。

ITER的目標是,使用環形加速器產生溫度超過10億攝氏度的氫等離子體,它將產生大約5億瓦特(500 MW)的核聚變能量,維持時間大約為500秒。

核聚變,在軍事上的應用是威力無窮的氫彈,如果在民用上能實現可控,則相當於人造太陽,將徹底改寫人類的能源版圖。


加速器。