我国磁约束核聚变能源的发展路径、国际合作与未来展望

[目的]聚变能源具有反应释放的能量大、运行安全可靠、燃料来源丰富、环境污染小等特点,有望成为一种可以大规模市场化供应的商业能源,在未来提供稳定的能源输出与电力供应。为了普及我国磁约束核聚变能源的发展路径,文章综述了聚变能的发现及实现途径。[方法]采用文献综述的方式简要介绍了我国磁约束聚变能源的早期研究发展历程,并以磁约束聚变能源的发展为例,初步给出了我国对于托卡马克装置、仿星器装置、球形托卡马克装置、反场箍缩装置、磁镜场装置、直线装置和偶极磁场装置等典型磁约束等离子体研究装置的建设情况。[结果]在这些装置的建设及研究基础上,我国磁约束聚变研究领域培养了一批科技人才,取得了长足的发展和进步。同时,文章概述了聚变能源研究的国际合作情况,以及我国参与建设的国际热核实验堆项目。[结论]虽然现阶段聚变能源的研究仍需克服来自燃烧等离子体物理、聚变堆材料、氚自持技术等多方面的巨大挑战,但在国家对能源结构转型的迫切需求以及对于聚变研究的大力支持下,相信在不远的将来我国磁约束聚变能源的发展将由蓝图变为现实。

核聚变能应用前景现一丝曙光

2022年12月14日,美国科学家宣布,核聚变研究取得重大突破,实现了能量增益,即输出的能量大于输入的能量。物理学家经过几十年的尝试,终于实现了这一重要目标。能量增益了多少?美国的实验中,输出的能量比输入的能量多了相当于1/3千瓦时电能。能量虽少,却是核聚变发电的一大步。

核聚变能源和超导托卡马克——“九五”重大科学工程EAST通过国家验收

核聚变能的开发研究在托卡马克类型的磁约束装置上取得了重大进展;超导、特别是全超导托卡马克因此成为建造未来先进聚变堆工程、物理前沿研究领域;中国用最少资金,最快速度在世界上率先建成ITER类型的全超导托卡马克,因而受到国际聚变界高度关注和赞赏。

美国对核聚变能开发计划作重大调整

经过一年半的广泛讨论,在美国总统科技顾问委员会(PCAST)的意见的基础上,在美国国会的催促下,美国聚变能委员会向美国能源部提交了报告.该报告归纳了各方面的意见,提出一个“聚变能科学计划”,成为美国核聚变能开发政策的重大调整的基础,现已在实施中.原计划的超导托卡马克TPX计划已取消,转而着重研究能减小规模、降低成本,及在经济性和环境保护方面具有吸引力的聚变堆的物理基础及技术问题,并已开始建造水冷铜磁体的球形托卡马克装置NSTX.美国已决定实际上退出ITER国际热核试验堆的建造.这一调整,会给世界核聚变开发研究带来巨大影响.

新世纪人类渴望的新能源——核聚变能

核聚变能是指较轻的原子核聚合成较重的原子核所释放的能量.核聚变能比核裂变能更强大、更洁净、更安全、也更难驯服.目前人们还没有掌握使用可控核聚变反应技术,而这一技术一旦实现,人类将获得取之不尽,用之不竭的新能源.在竞争激烈的可控核聚变这一高科技领域中,我国取得了具有世界先进水平的成果--超导托卡马克,它将为实现人类渴望已久的新能源作出应有的贡献.

掺入Li元素氘氚靶丸的激光核聚变能

关于激光核聚变的研究是最近几年的研究热点,其中"快点火"核聚变的研究更是得到了广泛关注.在"快点火"核聚变传统的靶丸中掺杂锂,研究新靶丸对激光能量的吸收情况,通过计算相关重要参数,重新估算预压缩靶丸产生点火热斑的能力.结果表明,当掺入10%的Li元素后,激光能量在靶丸中沉积传输的距离可以减小近10%,所用的时间也减小了约6%,这对核聚变的实现有重要意义.

21世纪的能源──核聚变能

氢弹爆炸成功，表明轻核聚变可释放出巨大的能量。自然界中氘氚存量十分丰富。一旦可控热核反应实现，人类将获得可持续发展的最理想的清洁而又无限的新能源。

59兆焦耳!核聚变能输出新纪录

2022年2月9日,欧洲联合核聚变实验装置(JET)的研究人员宣布,他们打破了生产可控聚变能量的纪录。据《科学》报道,JET曾在1997年产生约22 MJ聚变能量,创造了当时的世界能源纪录。此次JET在持续5 s的核聚变实验中产生总共59 MJ的能量,大约是满载半挂车以160 km/h行驶的动能的两倍,大幅刷新其此前创造的纪录。然而,JET刷新纪录并不意味着聚变发电将很快进入电网.

受控核聚变研究现状——开发核聚变能源 造福子孙后代

1991年4月21日,江泽民同志在成都作有关“科学技术是第一生产力”的报告之前,专程视察了我国最大的受控核聚变研究基地——核工业西南物理院——并挥毫题词“开发核聚变能源,造福子孙后代”,勉励我国研究人员在这个重大的科研领域上要作出中国的一份贡献.

中国正式成立国际核聚变能源计划执行中心

中国国际核聚变能源计划执行中心（简称ITER中国执行中心）于10月10日正式揭牌成立。中国科学院院士、全国人大科教文卫委员会副主任委员、科技部原副部长程津培担任中心主任。

核聚变能:二十一世纪的能源

一九八二年十二月二十四日,314000万美元的反应堆开始工作。二十分之一秒内,反应堆通过把原子结合起来来模拟大阳和恒星创造能量的过程,而不是通过分裂原子。 这是核聚变能技术第一次获得成功。许多专家认为核聚变能将是未来无限的安全能源。 太阳和其它恒星内部都发生核聚变反应。与巨大的重力结合在一起的恒星核心的热使氢原子核熔化。这就产生了能量,在特定的时刻。

美核管会发布核聚变能系统监管白皮书

美国核管会(NRC)2022年9月发布《核聚变能系统的许可和监管白皮书》(草案),介绍了核管会为建设聚变能系统监管框架开展的工作及相关成果,并提出了三种监管方案,以供未来的进一步工作参考。1基本背景近年来,受益于长期研究的积累及相关科学技术的进步,聚变技术研发不断取得突破,并在全球范围内迎来一波研发热潮。

核聚变能

对于那些今后指望在能源领域中有所作为的科学家来说，设在牛津郡卡尔汉姆市的英国原子能管理局所属的核聚变能研究实验室是一个很好的起步地。在这里进行了两个重要方面的试验：一是欧洲联合环形线圈（The Joint European Torus）；二是兆安级球形托卡马克实验装置（见上图）。

开发核聚变能,发展未来核电技术——专访核工业西南物理研究院院长刘永

刘永男,1961年出生,核工业西南物理研究院院长,研究员、博士生导师,第十一届、十二届全国政协委员,国家磁约束核聚变专家委员会召集人,国际原子能机构（IAEA）国际聚变研究理事会（IFRC）执委。入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。曾获国家科学技术进步奖二等奖1项、国防科学技术奖一等奖4项。

发展核聚变能的障碍已被扫清

在一份最新的报道中披露，用激光产生聚变能的主要障碍已被扫清，这可能预示着一个大规模能源生产新时代的到来——

核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。