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在“夸父”装置寻未来能源 |
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( 2024-12-25 ) 稿件来源:新华每日电讯 科技 |
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本报记者徐海涛
在合肥未来大科学城聚变堆园区11号厂房内,背景是巨幅的“夸父逐日”壁画,高20米、重约295吨的1/8真空室及总体安装实验平台上,多名科研人员正有条不紊地工作……这是记者12月17日在“夸父”大科学装置建设现场看到的火热场景。
“夸父”的学名叫“聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)”,是为下一代“人造太阳”,即未来聚变实验堆和工程堆研制核心部件和关键子系统的国家重大科技基础设施。
“‘夸父’装置启动建设以来,边建设、边科研、边产出,到目前已完成81个关键里程碑建设任务,主体工程进度完成83%。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所团委书记叶华龙介绍,到2025年底“夸父”将全部完成建设。
太阳,普照万物,它的巨大能量来自内部的核聚变反应,而“人造太阳”是要在地球上实现可控的核聚变反应。
“理论上,1升海水就可以提取约0.03克的氘,后者和氚聚变产生的能量相当于约300升汽油。”中国工程院院士李建刚说,地球海水中的氘资源可用几百亿年,未来有了“人造太阳”,人类就像拥有了一座原料不竭且无污染的发电厂,实现“能源自由”,让地球水清天蓝。
但是,聚变能源的开发应用极其复杂,要造出真正有实用价值的“人造太阳”,需跨越从实验装置到实验堆、工程示范堆、商业电站的多个阶段。
经过几代科研工作者接力奋斗,中国如今已建成“东方超环(EAST)”等一批“人造太阳”实验装置,多次刷新世界纪录。中国自主研发的EAST装置,拥有核心技术200多项、专利近2000项,汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”尖端技术于一炉。
大科学装置要实现其终极科研目标,往往要花费数十年乃至更长的时间。但在“登顶”过程中产生的阶段性科研成果,可以不断催生新应用技术、孵化创新产品,这个过程被形象地称作“沿途下蛋”。
正在“夸父”装置现场工作的青年科学家陈晓娇介绍,比如基于“夸父”装置上的“超大电流”技术,可以转化用于光伏、风电及储能等多领域应用。近期,她所在的科研团队研发出新型智能微网控制系统,可有效解决当下新能源的接入及消纳问题。
“无论是工业园、企业还是一家一户,使用智能微网控制系统,都可以实现自给自足的‘用电自由’。”陈晓娇说,目前全世界光伏发电装机规模不断提高,“夸父”衍生出的这项新技术应用前景广阔。
“人造太阳”研究的突破,代表着国家科技实力的系统性提升。站在世界核聚变能源研究前沿的中国,正不断培育出充满生机的新兴产业与未来产业。
聚变研究产生的技术不仅用于能源,还可以应用于生命健康、集成电路、空天动力等多个领域。
在距离“夸父”装置不远处的合肥中科离子医学技术装备有限公司,科研人员基于研制“人造太阳”过程中发展出的超导、射频、控制系统等技术,近期自主研发出国产质子治疗系统。这种国际前沿的新型抗癌医疗设备,可以对人体肿瘤进行精确高效治疗。国产质子治疗系统目前已完成安装调试,计划2025年上半年启动临床实验,尽快进入临床应用。