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聚變能源領域里程碑——ITER脈沖超導電磁體系統全部組件制成

2025-05-01 02:02:00 來源: 點擊數:

科技日報記者 張佳欣

據國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目官網30日消息,在聚變能源領域,ITER實現一項里程碑式成就——全球規模最大、功率最強的脈沖超導電磁體系統所有組件制造完成。

此次完成的最后一個組件是中央螺線管的第六個模塊,在美國制造并完成測試。待其在法國南部ITER實驗堆現場組裝完成后,中央螺線管將成為該系統最強大的磁體,磁力足以吊起一艘航空母艦。它將與俄羅斯、歐洲和中國制造交付的六個環形極向場(PF)磁體協同工作。整個脈沖磁體系統重約3000噸,是ITER環形反應堆(托卡馬克裝置)的電磁“心臟”。

該脈沖超導電磁體系統工作原理分五個步驟。首先將幾克氫燃料(氘氣和氚氣)注入ITER巨大的托卡馬克反應堆腔室。接著,脈沖磁體系統通電使氫氣電離,形成等離子體。隨后,等離子體就被約束在這個磁場構成的“無形籠子”里。再之后,外部加熱系統將等離子體溫度提升至1.5億攝氏度。最終,在此高溫下,等離子體粒子原子核發生聚變,釋放大量熱能。

按計劃全面投入運行后,ITER僅需50兆瓦的輸入加熱功率即可產生500兆瓦的聚變功率。在這種效率水平下,聚變反應基本自熱,形成“燃燒等離子體”。

ITER旨在證明聚變(太陽和恒星的能量)作為地球上豐富、安全、無碳能源的可行性。這是一個由30多個國家共同參與的國際合作項目。其中,中國制造了一塊10米長的極向場磁體,已安裝于托卡馬克裝置底部。中國還為部分PF磁體貢獻了鈮鈦超導體,此外還貢獻了18個超導校正線圈磁體,其被放置在托卡馬克周圍,用于微調等離子體反應。

ITER總干事彼得羅·巴拉巴斯基表示,ITER獨特之處不僅在于技術復雜,更在于國際合作框架使其能在不斷變化的政治格局中推進。這一成就證明人類面對氣候變化和能源安全等挑戰時,能克服分歧推進解決方案。

責任編輯:左常睿

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