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中国投入超百亿参加国际热核聚变ITER计划简介

更新时间: 2017/5/16 18:40:25 来源: CNTIA汇编

 

 


科学家研究核聚变装置,有什么现实意义?

1千克的铀裂变时所释放出的热量,可相当于2500吨优质煤燃烧释放出的全部热能,核裂变所释放的能量叫人叹为观止,于是就有了现在的核电站。
然而,铀这种物质在陆地上的储量并不丰富,适合开采的铀矿只有100余万吨,即使连低品位的铀矿及其副产品铀化物一并计算在内,总量也不会超过500万吨。按目前消耗速度,仅够人类使用几十年。而在那浩瀚无际的海洋中,氘储量巨大,每升海水中含有0.03克的氘,这个数字看起来未免有些微不足道。但是,就是这1升海水里微小的氘,在核聚变时产生的能量足可与300升汽油相当
这个核聚变实验堆(ITER)最大的本事就是,能像超级炼丹炉一样,让1升海水产生300公升的汽油燃烧的能量。1千克氘燃料,至少可以抵得上4千克铀燃料、或者10000吨优质煤燃料。海水中氘的总储量达几百亿吨,数量之大,可为人们提供上亿年的能源消费。海水中的核能──人类未来最有希望的能源。CCTV视频链接:核聚变:1升海水可当300升汽油.
 

什么是国际热核聚变实验堆(ITER)计划?
ITER计划早期被称为“强国俱乐部”。ITER计划是1985年由前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在日内瓦峰会上倡议提出的。1988年,美、苏、欧、日共同启动“国际热核聚变实验堆(ITER)”计划。经过13年的共同努力,耗资约15亿美元,在1991年完成概念设计的基础上,1998年美、俄、欧、日四方完成了工程设计及部分技术预研。1998年美国退出ITER计划后,其余三方继续合作对原工程设计进一步修改完善,于2001年7月完成了ITER工程设计(EDA)最终报告及主要部件的研制。

ITER计划的实施分四个阶段:建造期10年,总费用约为50亿欧元;运行期20年,总费用约50亿欧元;去活化阶段5年预计费用8亿欧元;最后装置交由东道国退役。
我国于2003年初正式参加ITER计划谈判。同期,美国重返ITER计划。韩国于2003年6月参加ITER计划谈判。经过近两年的谈判和高层运作,中、欧、日、韩、俄、美六方于2005年6月共同签署了《ITER场址联合宣言》,确定将ITER场址设在法国卡达哈什(Cadarache)。2005年底,印度加入ITER计划谈判。ITER计划七方政府于2006年5月24日草签了联合实施ITER计划的两个协定《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》(简称《组织协定》)和《联合实施国际热核聚变实验堆计划国际聚变能组织特权和豁免协定》(简称《特豁协定》),并于同年11月21日正式签署了这两个协定。经过近一年的各方国会、内阁审批、核准《组织协定》和《特豁协定》后, ITER国际聚变能组织(简称ITER组织)于2007年10月24日正式成立,ITER计划进入装置建造阶段。
 
 

 

ITER计划的目标

ITER设计总聚变功率达到50万千瓦,是一个电站规模的实验反应堆。其目标:在和平利用聚变能的基础上,探索聚变在科学和工程技术上的可行性。其作用和任务:用具有电站规模的实验堆证明氘氚等离子体的受控点火和持续燃烧,验证聚变反应堆系统的工程可行性,综合测试聚变发电所需的高热流和核部件,实现稳态 运行,从而为建造聚变能示范电站奠定坚实的科学基础和必要的技术基础。
在过去10余年中,与建设ITER有关的技术研发已经基本完成。国际上对ITER计划的主流看法是:建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备,成功的把握较大。再经过示范堆、原型堆核电站阶段,聚变能商业化应用可在本世纪中叶或稍晚实现。

ITER装置建造

2008年以来,ITER计划进入装置建造阶段。ITER组织和中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方携手合作,共同推进ITER计划的实施。各方以《组织协定》及相关文件的规定为准绳,在ITER理事会的领导下,共同履行国际承诺,按时保质保量完成实物贡献,及时提交现金贡献。
根据《组织协定》和《ITER采购分配共识》的有关规定,实物贡献是指ITER计划各参与方承担制造的ITER装置部件(即采购包)和借调到ITER组织工作的人员。在建造阶段,我国承担ITER装置9%的采购包制造任务。实物贡献约占中方经费支出80%。
 

(ITER计划 10年建造期间各方成本分摊)
 

现金贡献是ITER计划各参与方根据《组织协定》的有关规定,每年提交给ITER组织的运行和装置建设运行费用。根据《ITER计划各阶段成本分摊共识》,在ITER组织理事会批准使用储备金时,各国应当按照比例提交相应份额。
 

 
2016年6月,ITER项目理事会证实,ITER核聚变反应堆将在2025年12月首次实现点火。“第一束等离子体”产生的时间比原计划晚了5年。
 
 
ITER 听听中国操盘人怎么说
 
在2017年5月12日成都全球创新创业交易会期间,中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆对中国参与世界级核聚变项目的原因及核聚变前景发表了看法。
在建造阶段,中国承担了ITER装置9%的采购包制造任务。今年3月,ITER计划中国超导股线竣工,标志着占近五分之一体量的ITER计划中方导体项目已基本完成。

罗德隆去年接受《中国核工业报》采访时称,通过加入ITER,中国的聚变水平全面提升。位于成都的核工业西南物理研究院和合肥的中科院等离子物理研究所,通过参加ITER,提高了磁约束聚变方面的水平,使中国的核聚变水平进入到世界领先方阵。“以前都是美国把不要的聚变装置扔给我们,现在我们自己设计、建造的实验装置反而处于国际领先水平,有中科院东方超环(east),西物院的环流器二号A装置等。这些聚变装置,使我国可以与国际一流的聚变实验室平等交流、对话。”
 
此外,据罗德隆介绍,中国承担ITER任务的一级供应商总共有20多家,在ITER建设阶段,这些企业不仅填补了许多国内产品空白,其研发水平、产品还进入了国际领先行列。“我们过去做不出超导导体,后来集中精力去研究如何把几千根甚至上万根丝做成头发根粗细的导线。线做好了,却发现外边的钢管不行,经过反复研究,我们不仅做成了导线、钢管,而且能批量生产。从目前来看,我们生产的导体样品测试指标都达到ITER装置的要求,而且部分指标远高于要求。”

罗德隆5月12日称,由于核裂变以金属铀作为燃料,目前其储存只能供世界使用100年。同时核裂变反应物质分解速度很慢,半衰期达到上万年甚至百万年,因而出现了切尔诺贝利及福岛等核辐射事件。而核聚变物质的主要来源是海水中氢的同位素,“一公升海水提取出的这种物质通过聚变反应产生的能量相当于燃烧300公斤汽油”。罗德隆表示,同时,聚变物质的半衰期只有几十年,对人类来说危害小很多。此外聚变过程中材料可自己冷却,生产的安全性也得到了保障。
 
 

 

 

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