美国能源革命重大突破,是“炸胡”…( 五 )



后者包括测量等离子体的中子发射率 , 提供聚变功率信息的中子通量监测器 。 研究和观测50兆瓦下磁流体动力现象及X射线发射率的径向X射线相机 , 以及测量偏滤器附近等离子体的温度、密度的朗缪尔探针等 。
覆盖ITER真空室内壁的包层将聚变反应产生的中子和高热负荷屏蔽在真空管内 。 包层的第一壁(First Wall)由440块面板(每个1 x 1.5 m , 重1.5 t)组成 , 它是与高温等离子体离得最近的组件 , 主要由直面等离子体的材料(目前选用金属铍)、中间热沉材料(CuZrCr合金)以及支撑背板材料(316L(N)不锈钢)组成 。
将温度高达1.5 亿摄氏度的等离子体约束在真空室内的是被冷却到零下269°C的超导磁体 。 在包层的阻隔下 , 两个极端温度间仅有10米的距离!
为了实现这点 , ITER以4 MPa的压强注入70度的冷却水来保证真空容器的内表面维持在约240摄氏度 。

这些直面“冰火两重天”的第一壁面板由中国制造其中的约10% 。
在ITER运行阶段的后期 , 一些包层模块将被专门的模块取代 , 称为实验包层(Test Blanket Module TBM)项目 , 旨在验证聚变堆条件下的氚增殖和能量提取技术 。
为了补充氚的消耗 , 需要在核聚变堆的包层中就地发生中子轰击锂聚变产生氚的反应 , 以维持核聚变反应的持续运行 。
实验包层项目将对聚变堆包层设计工具、计算程序、核数据等进行实验验证 , 并对聚变堆包层材料进行综合性能测试 , 为未来聚变工程堆及商用堆包层提供技术经验和实验数据的支持 。
中国自2004年开始开展实验包层项目相关活动 , 2009年确定选用氦冷固态增殖剂实验包层模块(Helium Cooled Ceramic Breeder Test Blanket Module HCCB TBM)概念参与实验包层项目 。

2015年9月 , 该模块通过了ITER工作组的概念设计评审 。 2016年初 , HCCB TBM项目初步设计正式启动 , 目前还处于初步设计阶段 。
在上述任务中 , 中科院等离子体所承担了导体、校正场线圈、超导馈线等部分 , 占中国承担ITER任务的近80% 。
可以看出 , 中国在ITER当中负责了相当关键的部分 , 而我们也有自己的相当于ITER的项目 。
通过中科院等离子体物理研究所(安徽合肥)的“东方超环” , 还有西南物理研究院环流器二号M(HL-2M) , 我国已经掌握了国际领先的完整的托卡马克装置制造能力 。 并且通过参与ITER项目 , 我们又积累了与国际接轨的技术水平 。
在这些的基础上 , 由中科大、中科院等离子所、核工业西南物理研究院以及绵阳9院主导 , 多家高校及军工企业所参与的中国版ITER ——CFETR(中国核聚变工程实验堆)正在筹备当中 。

CFETR计划分三步走 。
第一阶段到2021年 , CFETR开始立项建设;第二阶段到2035年 , 计划建成聚变工程实验堆 , 开始大规模科学实验;第三阶段到2050年 , 聚变工程实验堆实验成功 , 建设聚变商业示范堆 , 完成人类终极能源 。
虽然我不是很看好ITER的项目进度管理能力 , 但介于我们国家在重大工程项目上的履历 , 这个CFETR是非常值得信赖的 , 也就是说核聚变点火的那一刻 , 乐观估计会在2035年 , 保守估计会在2040年左右 , 最终实现 。
甚至点火的时间点有可能会更早 。 因为随着时间的推移 , 我们的一些基础技术 , 比如计算机仿真技术已经今非昔比 , 一些本来难以实现的技术方案比如仿星器和小型托卡马克装置 , 球形托卡马克装置 , 也有一些科研团队或者创业公司在尝试 , 在创投圈现在你跟别人说你在搞核聚变 , 大家已经不会觉得你是傻逼了 , 而是会非常严肃的跟你讨论你在具体干什么 。
但问题是 , 点火并不意味着可控核聚变的成功 。 后续的持续燃烧 , 解决中子辐照 , 氚增值 , 能量回收 , 加料排灰等问题 , 只有等点火成功之后 , 我们才会拥有实验条件尝试去解决 , 然后是降成本 , 商用 , 乃至小型化 。 如果说2040年左右的点火成功我们这代人大概是可以看到的话 , 是否能用上核聚变能源 , 就真的很不好说了 。

人生最大的痛苦 , 莫过于看到激动人心的改变就在眼前 , 而我要嗝儿屁了 。
关于可控核聚变会带来什么 , 很多人第一时间想到的是电费会变得非常便宜 , 确实电费可能应该会变便宜 , 但这远远不是可控核聚变能带来的全部 。
人类的一切活动都是来源于获取能源再对能源转化利用 , 那什么是能源呢?
我理解能源是一种可以利用的能量 , 假设我们面前有两池水 , 用挡板隔开 , 如果它们的水位是一样高的 , 那无法产生可以利用的能量 , 但如果它们有一个很大的落差 , 我们在挡板上开个洞 , 倾泻而下的池水就是可以利用的能量 , 就是能源 。

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