“人造太阳”离圆梦又近一步 ——揭秘中国可控核聚变( 二 )


不过这个问题还是难不倒人类科学家,他们“无招胜有招”,想出了用强磁场来约束高温核聚变燃料的办法 。 但具体用什么装置来实现,还要继续探索 。 从20世纪50年代开始,英、美、苏等国科学家前赴后继,快箍缩、磁镜、仿星器等不同的技术路线此消彼长 。 竞争延续到了1960年代,最终由苏联科学家提出的托卡马克方案异军突起,效果惊人,国际聚变界的重点研究方向随之转向了托卡马克 。
攻坚克难的核聚变人
当世界的可控核聚变研究如火如荼时,中国“人造太阳”的建设也没有掉队 。 早在1955年,钱三强和刚留美归来的李正武等科学家便提议开展中国的“可控热核反应”研究,这与国际社会关注核聚变几乎同步 。
1965年,根据国家“三线”建设统一规划,在四川省乐山市郊区,建立了当时中国最大的核聚变研究基地——西南物理研究所,这也是中核集团核工业西南物理研究院(以下简称“核西物院”)的前身 。
而中国核聚变研究史上的重要里程碑,当属1984年中国环流器一号(HL-1)的建成 。 这是中国核聚变领域的第一座大科学装置,它为中国自主设计、建造、运行“人造太阳”培养了大批人才,积累了丰富经验 。
上世纪80年代,作家莫然曾造访位于108级石梯之高的荒山上的研究所 。 据她回忆,刚搬迁至乐山时,所里条件简陋,可谓一贫如洗 。 研究者缺乏住所,甚至只能睡在帐篷里 。 但中国可控核聚变研究的“摇篮”恰恰是诞生在这样艰苦的环境中,这离不开研究者开荒拓土、筚路蓝缕之功 。 正如莫然所说:“尽管研究所的房间就像山洞一样,但我们的科学家具有舍己的奉献精神,就在那样的环境中,他们制造出了‘中国环流器一号’,光设计图纸就有3层楼那样高 。 ”
从此,中国磁约束聚变一步步从无到有,从小到大,从弱到强 。 1995年中国第一个超导托卡马克装置HT-7在合肥建成;2002年中国建成第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号 A(HL-2A);2006年,世界上第一个全超导托卡马克装置东方超环(EAST)首次等离子体放电成功……
而预计2020年投入运行的“中国环流器二号M”装置将成为中国规模最大、参数最高的磁约束可控核聚变实验研究装置,其等离子体体积为中国现有装置的2倍以上,离子温度将达到1亿摄氏度以上,可将电流从中国现有装置的1兆安培提高到3兆安培 。
作为一个历经多年研制的实验项目,中国环流器二号M精细的部件工艺很多都是前无古人的创造 。 就像在装置设备“真空室”中,许多细小的误差是现有检测仪器所无法感知的,很多时候甚至需要自主开发新的检验设备,因为连尘埃般大小的缺陷都会影响最终的实验结果 。
为了保障中心柱这个高约2层楼、重约80吨的装置设备在移动过程中不受磕碰,且安装精度不超过0.1毫米偏差,二号M装置线圈团队在1个月内做了十几种方案,短短2分钟的路程,研究团队最终耗费了近9个小时才成功完成搬运 。 “移动中,大家像呵护宝贝一样 。 ”项目线圈组负责人刘晓龙说,“还不错,我们成功了 。 ”
“既然把任务交给我们这个团队了,我们就有义务把事情做好,给中核集团、给核工业乃至国家一个交代 。 ”中国环流器二号M装置项目经理刘永的话掷地有声 。
走向国际的中国团队
可控核聚变研究非常困难,难到什么程度?钟武律给我们做了一个比较:“世界上第一颗原子弹爆炸以后,不到十年核裂变就实现了和平利用,建成了核电站 。 科学家们想,氢弹成功以后,应该也用不了多长时间就能够实现核聚变的和平利用,实现可控核聚变 。 但后来的研究发现,并没有那么简单,它需要全世界的科学家一起来努力完成 。 ”

推荐阅读