核能“三步走”的第三步有多酷？勝過大片無數(shù)！
發(fā)布時間：2024-03-31 信息來源：
如果現(xiàn)在有一個任務
關系到全人類的未來
如果有生之年
你都無法看到目標的完成
你會如何面對它？
這不是什么科幻大片的設定
而是中核集團一代代聚變人
所經(jīng)歷和面對的現(xiàn)實
3月28-29日，“大國底氣從核來·重走核工業(yè)之路”媒體行活動首條線路——從“一堆一器”到“核能‘三步走’”，來到了第三站——核工業(yè)西南物理研究院。
作為我國最早致力于研究“人造太陽”的專業(yè)科研院所，核工業(yè)西南物理研究院（簡稱“西物院”）是“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”戰(zhàn)略中聚變堆研發(fā)的核心單位，也是我國參與全球最大“人造太陽”——國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃的重要支撐單位。上世紀80年代，西物院建成第一代聚變平臺——中國環(huán)流一號裝置，是我國核聚變領域第一個國家大科學工程裝置；本世紀初，建成第二代聚變平臺一一中國環(huán)流二號裝置，為我國核聚變研究從原理探索到大規(guī)模裝置實驗的跨越式發(fā)展奠定堅實的科學與工程技術基礎；2020年，自主設計建造成功第三代聚變平臺一一新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”裝置，該裝置是我國規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置。逐日夢想，一步步實現(xiàn)。
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【打卡點一】
熱愛科幻的你“人造太陽”的“前世今生”不能錯過
中國環(huán)流器指揮控制中心是裝置的“大腦”，承擔著實驗參數(shù)調配、等離子體控制、實時數(shù)據(jù)分析等關鍵任務。
在電影《流浪地球2》中，人們看到了由“核動力”構建的科幻場景，其中的“重核聚變”就是通過“燒石頭”的方式實現(xiàn)行星發(fā)動機的能量供應。
“這簡直就是電影照進了現(xiàn)實啊！我要趕緊拍一張照片，太震撼了！”記者朋友們紛紛感嘆道。在中國環(huán)流裝置實驗現(xiàn)場，媒體團一行“零距離”感受大國重器。
“可控核聚變是前沿的顛覆性技術，具有資源豐富、環(huán)境友好、固有安全等突出優(yōu)勢，是目前認識到的, 可最終解決全球能源和環(huán)境問題, 推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的最重要途徑之一?！蔽魑镌焊痹洪L劉仲華強調。
“在啟動‘人造太陽’，也就是這臺托卡馬克裝置運行之前，需要進行哪些準備工作呢？”環(huán)球時報記者冷舒眉問道。
身為“人造太陽”駕駛員的陳逸航說：“眾人劃槳開大船”是對托卡馬克運行最生動的寫照。作為大科學裝置，托卡馬克的系統(tǒng)構成十分復雜，一次正常的運行啟動需要數(shù)十個子系統(tǒng)的精密、有序配合來實現(xiàn)。因此，“駕駛員”在啟動裝置運行前最重要的一項準備工作就是逐一檢查各系統(tǒng)的狀態(tài)，只有在確認了每個子系統(tǒng)都處于正常狀態(tài)之后，才能在后續(xù)的運行中保障裝置整體的安全?！榜{駛員”的另一項重要準備工作是配置“人造太陽”的“大腦”——中央控制系統(tǒng)的各項控制參數(shù)。通過將這些參數(shù)以網(wǎng)絡通訊的形式發(fā)送給托卡馬克的各個子系統(tǒng)，“駕駛員”可以有效地指揮它們在裝置運行期間有序、協(xié)同地投入工作，從而實現(xiàn)高溫度、高密度、高聚變三乘積等實驗目標。
“對于托卡馬克裝置而言，它的運行時間和能量約束時間有什么區(qū)別呢？”科技日報記者都芃問道。
“人造太陽”博士科普團成員于祺：我們可以將托卡馬克裝置比作保溫杯。想象一下，我們在保溫杯中倒入一杯初始溫度為100℃的開水。這杯開水從100℃逐漸降低到某一特定溫度，例如50℃，所需的時間，與托卡馬克裝置的能量約束時間相似。這一過程與保溫杯的密封性能和保溫性能緊密相關，只有當保溫杯的這兩項性能足夠出色時，這一時間才會相對延長。另一方面，這杯開水在保溫杯中的總存在時間，則類似于托卡馬克裝置的運行時間。這一時間與保溫杯的使用壽命有關，而與其密封和保溫性能關系不大。只要保溫杯沒有損壞，我們就可以持續(xù)使用它來裝水。同樣地，只要聚變裝置沒有出現(xiàn)故障或損壞，它就可以持續(xù)運行。
“以后核聚變產生的熱能可以怎么利用，還是燒開水嗎？”新華網(wǎng)記者索煒問道。
“人造太陽”博士科普團成員肖國梁：這個問題很有前瞻性，實質上是在探討核聚變能量未來可能的利用方式。傳統(tǒng)的“燒開水”模式，即利用熱能產生蒸汽來推動蒸汽輪機，是一種經(jīng)過長期實踐驗證的成熟技術，它已經(jīng)被廣泛應用于現(xiàn)有的熱力發(fā)電站。這種方法同樣適用于核聚變產生的熱能，只是熱源形式不同。核聚變釋放的熱能，其高效利用的途徑不僅限于傳統(tǒng)的蒸汽輪機發(fā)電。例如，我們可以借鑒核裂變領域的高溫氣冷堆技術，使用高溫氣體作為工作介質來提高效率。此外，核聚變反應堆中的帶電粒子所攜帶的能量，也有可能通過磁流體、等離子體波等特定的技術手段被直接導出并轉化為電能。隨著技術的進步，未來核聚變能的利用可以更加多樣化和高效。
“人造太陽”博士科普團由一群年輕的博士科研人員組成，他們深耕科普工作多年，旨在用最通俗易懂的語言科普核聚變知識，提升“人造太陽”品牌知名度、美譽度、影響力，為提高全民科學素質、厚植創(chuàng)新沃土、助力實現(xiàn)高水平科技自立自強貢獻力量。
【打卡點二】
中國首座“人造太陽” 中國核聚變博物館
追溯人造太陽的歷史，這里充滿記憶。
中國最早、亞洲最大的受控核聚變研究基地從此發(fā)軔。在位于四川樂山的成都理工大學工程技術學院內，依托中國首座人造太陽裝置舊址而建的中國核聚變博物館講述著中國受控核聚變研究的歷程。
春暖花開的時節(jié)里，美麗的薔薇在波光粼粼的沫若湖邊含苞待放。媒體團一行從成都出發(fā)，來到了位于樂山市的成都理工大學工程技術學院，參觀中國核聚變博物館等歷史勝地。
建設在原核工業(yè)585所基地上的中國核聚變博物館是全國重點文物保護單位、國家工業(yè)遺產、科學家精神教育基地、全國科普教育基地、全國核科普教育基地、中核集團公司黨性教育基地，見證了中國人在篳路藍縷的創(chuàng)業(yè)初期，聚焦解決未來人類能源問題的決心和毅力。館內的中國環(huán)流一號是完全由中國人自主研發(fā)制造的實驗裝置，也是中國第一個與國際主流接軌的受控核聚變裝置，開創(chuàng)了我國核聚變時代，通過設計、建設和運行，產生了多項國際、國內領先的科學技術，為構建人類命運共同體貢獻了中國智慧、中國方案。
“這里保存了這么多當時的重要裝置和文獻資料，真的太具有歷史感了?！敝袊嗄昃W(wǎng)記者周圍圍感嘆道。核聚變博物館館長王相星講述道：這里有一件珍貴的展品——美國產“皇家”（royal）牌打字機。這臺打字機曾跟隨主人沐浴過美國加州的陽光，漂洋過?；氐絿鴥?，曾在北京房山見證過中國核工業(yè)的星星之火，也聆聽過四川西南的綿綿雨聲，它的主人就是中國著名實驗核物理學家、核聚變與等離子體物理學家，中國核聚變能源開發(fā)領域的開拓者和領軍人，中國科學院院士李正武，而他的一生就是當代“夸父逐日”的故事。
當年，根據(jù)國家戰(zhàn)略調整和“三線”建設的規(guī)劃，老一輩科學家們無怨無悔地選擇來到條件艱苦的樂山，扛起中國受控核聚變研究的重任，老一輩科學家們隱姓埋名，篳路藍縷，攻克了一個個科研難關，譜寫了我國受控核聚變研究的壯麗詩篇。
走出中國核聚變博物館，不遠處的“大國重器”核文化藝術展再次吸引著大家的目光，利用三線建設時期的老廠房、老設備，學院將特色作品和工廠老舊設備融合，打造具有配以工業(yè)厚重歷史底蘊和復古元素風格的展區(qū)環(huán)境。而古籍特藏書展、青春“聚變”學科競賽成果展、核工業(yè)話劇《薔薇花開》藝術展等特色活動，無一不彰顯著學校內濃厚的核工業(yè)精神基因。
“我覺得本次活動太有意義了！能夠零距離感受‘國之重器’，仿佛是跟隨先輩的足跡重走了一遍核工業(yè)之路，心中的自豪感油然而生，希望有越來越多的人能夠加入到這樣的活動中來。”CGTN記者鄭亦冰說道。
隨著落日余暉灑滿校園，“大國底氣從核來·重走核工業(yè)之路”媒體行活動首條線路——從“一堆一器”到“核能‘三步走’”也圓滿畫上了句號。在這片承載著厚重歷史的土地上，核工業(yè)精神正在一代又一代青年人中接力傳承。大國底氣從何來？在本次重走核工業(yè)路之中，我們尋到了答案。
跟隨記者們的步伐
邱小姐也打卡了一遍西物院
這不，她的日記也來啦！
（王思淇 劉天 楊子康）
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