全球最大“人造太阳”，取得重大进展！

点击：  作者：记者    来源：上观新闻   发布时间:2022-12-29 12:43:01

 

 

近期，中核集团核工业西南物理研究院传出消息，全球最大的“人造太阳”，国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁完成首件制造，并且具备了批量制造条件。这次最新突破的关键部件“第一壁”，实际上是“人造太阳”的“防火墙”，可以直接面对燃烧的上亿摄氏度等离子体。

 

一米距离，温度从一亿摄氏度到-269℃

 

“人造太阳”，简言之就是在地球上造一个装置，模拟太阳发光发热释放能量，从而解决人类所面临的能源问题。“人造太阳”一般指国际热核聚变实验堆计划。

 

 

探索开发聚变能源的国际热核聚变实验堆（ITER），由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国7方共同参与建造，被誉为全世界最大的“人造太阳”。目前，ITER正在法国南部按计划推进，预计2025年完成。

 

 

聚变能源一直被认为是人类的终极能源梦想。就在2022年11月22日，中核集团核工业西南物理研究院传出消息：全球最大“人造太阳”核心部件——国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁完成首件制造，并具备了批量制造条件。

 

 

这是我国在可控核聚变领域的巨大突破，标志着中国全面突破“ITER增强热负荷第一壁”关键技术，实现该项核心科技持续领跑，有力提升了我国在该领域的话语权。

 

 

ITER增强热负荷第一壁，简称“第一壁”。它直接面对真空壁等离子体堆芯的1亿摄氏度高温，是ITER装置最关键的堆芯部件，也是核聚变堆建设的关键技术。

 

 

中核集团核工业西南物理研究院工程技术领域首席专家、ITER增强热负荷第一壁团队负责人谌继明告诉记者，太阳表面温度约6000℃，一亿摄氏度就相当于16666个太阳累计燃烧的温度。

 

 

从真空壁堆芯一亿摄氏度的高温等离子，快速下降到外面包层-269℃，中间只间隔1米多。目前，世界上还没有一种物质能承受上亿摄氏度的高温。

 

 

无法忍受高温，那就主动降温。冷却水巧妙地解决了材料抗高温的问题，然而“第一壁”的制造加工安装也充满着挑战。

 

 

增强热负荷的手指部件，简称“手指”，是“第一壁”中最关键、最核心的零部件，制作难度不小。部件中铜和不锈钢连接部位的贴合度间隙误差需要打着手电光，从逆光角度才能看得见。

 

 

手指部件的铜表面特殊加工更是要求误差率要小于0.01毫米。

 

 

手指部件有三层，下面一层是不锈钢、中间是铜，上面一层是金属铍。四川雅安的一家配套企业，用自己的“独门绝技”，把这三种不同特性的金属材料紧密地贴合在一起。

 

 

中核集团核工业西南物理研究院助理研究员 周毅

 

在十几家配套企业的共同研发努力下，手指部件在2022年3月完成了加工制造。此后经过8次模拟高热负荷测试，每次持续一周，在10月顺利通关。

 

 

就在谌继明科研团队在手指部件取得重要突破时，他的同事，李鹏远的科研团队也有了新的进展。李鹏远团队负责ITER增强热负荷第一壁外侧，也就是真空壁外面的包层——磁体支撑的研发。

 

 

中核集团核工业西南物理研究院研究员 李鹏远

 

 

与“手指”的加工制造类似，“第一壁”的磁体支撑同样离不开众多配套企业。因为是核能产品，加工要求零容忍、零缺陷。因此技术人员在实际加工前，要先借助计算机软件，做数控程序处理。即便有计算机帮忙，这个过程的难度依然不小。

 

 

像太阳那样利用核聚变获得源源不断的清洁能源供应，是人类长久以来的梦想。在这条研发的道路上，它可能是4年、5年，甚至更长时间坐科研“冷板凳”的寂寞孤独，可能是无数日夜的重复，也可能是一次又一次测试的失败。

 

 

“人造太阳”的每一项技术都需要反复测试。近乎苛刻的要求使得相关科技研发快速迭代，并不断应用到民用制造业。李鹏远团队最近研制的高温超导导体，就是其中的一个代表。

 

 

不仅如此，参与“人造太阳”部件制造的加工配套企业也在快速发展。

 

 

癌症治疗有望用上国产核技术

钴60、碳14、钇90是三种同位素原料，它们与核反应堆发生反应后，就成为带放射性的医用同位素。同位素钴60，主要用于伽马射线治疗肿瘤疾病。2009年，我国已实现钴60国产化。

 

 

同位素碳14原料，主要用于检测幽门螺杆菌，目前主要依靠进口。钇90同位素原料，可以用于癌症的放射性治疗，目前基本依靠国外进口。

 

 

国际上使用钇90同位素的体内放射治疗已经有二十多年，我国最近几年才开始起步。浙江省肿瘤医院是我国钇90放射治疗的临床研究单位之一。这种放射治疗适用于一些肿瘤较大，不适宜做手术或化疗的癌症患者。

 

 

不过，钇90用来进行放射治疗，价格十分昂贵。这背后，是我国一直无法实现自主生产钇90同位素的现实。而眼下，这一情况正在发生改变。

 

 

2022年10月28日，我国最大同位素生产基地在浙江海盐正式开工建设。预计2025年3月建成投产，这将有效解决国内同位素产品严重依赖进口的问题。

 

 

钇90实现国产化，背后离不开秦山核电的努力。以国产钇90同位素原料为例，这第一关，就是要研制生产出特殊的玻璃微球。

 

 

浙江颐核医疗科技有限公司研发部工程师 徐忠平

 

微球制造完成后，管道的生产同样不可或缺。位于浙江湖州吴兴区的一家配套厂，建有世界先进水平的无缝管生产线和焊接管生产线。装同位素原料的“靶件”管道，就是在这里制造加工的。

 

 

符合要求的管道做好后，装入同位素原料，就成了“靶件”，“靶件”随后进入秦山核电站核反应堆厂房。

 

 

装有同位素原料的“靶件”，在核反应堆里面放置两年，充分吸收反应堆裂变产生的中子带有放射性后，再借助专门的屏蔽运输容器，通过远程操作，从核反应堆里提取出来，吊运到“乏燃料水池”，进行降温和辐射屏蔽。

 

 

为了便于以后的运输，随后，这个3米多长，带有高放射性的靶件被拆成20厘米一段的长度，再放入一个专用的容器里面，等待进一步加工。

 

 

医用同位素是核医学发展的基础与核心。目前，医用同位素关键产品国产化的研发还在不断进行，未来将给更多癌症患者带去希望。

 

 

来源：上观新闻 ；作者：央视财经