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國際熱核聚變研究的中國力量 已有10人參與
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國際熱核聚變研究的中國力量 ——專訪中國國際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心副主任羅德隆 發(fā)布時(shí)間: 2011-06-16 | 作者:陳磊 http://www.stdaily.com 2011年06月16日 來源: 科技日報(bào) 作者: 陳磊 本報(bào)記者 陳磊 耗資100多億歐元,吸引世界頂尖科學(xué)家參加,參與各方人口總和超過全球人口的一半……在這個(gè)本世紀(jì)最為雄心勃勃的能源科技合作項(xiàng)目——國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃中,中國正扮演著重要的角色。 今年秋天,由我國承擔(dān)的ITER計(jì)劃任務(wù)中的首個(gè)導(dǎo)體采購包可望出關(guān),運(yùn)往目的地。“我們對其質(zhì)量、性能有信心!敝袊鴩H核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心副主任羅德隆表示,在ITER計(jì)劃中,中國研制的ITER超導(dǎo)導(dǎo)體、屏蔽包層等部件的性能在參與7方中處于領(lǐng)先地位,部分采購包進(jìn)展處于前列。 ITER計(jì)劃最新進(jìn)展怎樣?中國承擔(dān)項(xiàng)目完成進(jìn)度如何?我國培養(yǎng)核聚變?nèi)瞬艑⑷绾伟l(fā)力?日前,中國國際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心副主任羅德隆接受科技日報(bào)記者專訪,解答了相關(guān)熱點(diǎn)問題。 “中方承擔(dān)采購包基本涵蓋了ITER核心部件,工作進(jìn)展順利” 科技日報(bào):聽說您剛參加了在法國總部召開的ITER組織理事會管理咨詢委員會,能否介紹一下ITER計(jì)劃項(xiàng)目工程的最新進(jìn)展。 羅德。篒TER計(jì)劃自2007年正式進(jìn)入裝置建造階段,已實(shí)施4年多,預(yù)計(jì)2019年底實(shí)現(xiàn)第一等離子體放電,這是建設(shè)階段的標(biāo)志性時(shí)間節(jié)點(diǎn),大家正朝著這個(gè)目標(biāo)積極努力爭取。日本承擔(dān)了ITER計(jì)劃中16%的制造任務(wù),地震對日本生產(chǎn)制造能力造成嚴(yán)重破壞。目前,ITER國際組織召集各方專家成立專門工作組,全面評估日本地震對總進(jìn)度特別是實(shí)現(xiàn)第一等離子體放電時(shí)間的影響,及彌補(bǔ)措施。如果拖延生產(chǎn)的部件不是在關(guān)鍵路徑上,造成的影響就不大。 科技日報(bào):中國在ITER計(jì)劃承擔(dān)的項(xiàng)目進(jìn)展如何? 羅德。喊凑誌TER談判結(jié)果,我方承諾承擔(dān)的12個(gè)采購包制造任務(wù)(即實(shí)物貢獻(xiàn)),約占建造階段我國總貢獻(xiàn)的80%。中國在整個(gè)計(jì)劃中進(jìn)度很好,雖然我國承擔(dān)的采購包還沒出關(guān),但目前檢測性能不錯(cuò),我有信心能按預(yù)定時(shí)間和目標(biāo)交貨。 科技日報(bào):我國主要承擔(dān)了哪些項(xiàng)目?參與建造的是ITER的核心部分嗎? 羅德隆:雖然ITER裝置建造在法國,但每個(gè)成員國是在各自國家制造零部件,部件分配方案在談判時(shí)就已經(jīng)定下來。談判是個(gè)復(fù)雜的過程,每個(gè)國家都想做核心部件,因?yàn)檫@需要訣竅,如果現(xiàn)在沒做過,以后可能也做不出來。 我國承擔(dān)的12個(gè)采購包基本涵蓋了ITER核心關(guān)鍵部件,涉及環(huán)向場線圈導(dǎo)體、極向場線圈導(dǎo)體、校正場線圈、磁體支撐以及磁體饋線和校正場線圈導(dǎo)體等。當(dāng)然,這不是說我們把ITER關(guān)鍵部件全做了,而是只做一部分,好比做車輪,會做一個(gè),其余3個(gè)也沒問題?傮w來說,在采購分配方面,我方承擔(dān)的采購包任務(wù)有利于集中人力、物力、財(cái)力掌握ITER計(jì)劃的核心技術(shù),有利于提高我國超導(dǎo)技術(shù)、稀有金屬材料技術(shù)、高溫高電壓技術(shù)等眾多領(lǐng)域的研究開發(fā)和制造能力。 “我國能夠以10%的投入,享受100%的知識產(chǎn)權(quán)” 科技日報(bào):ITER計(jì)劃也是我國迄今為止參加的規(guī)模最大的大科學(xué)工程國際合作項(xiàng)目。任何大科學(xué)工程就像其他科學(xué)課題一樣,有風(fēng)險(xiǎn),也有機(jī)遇,如何衡量和看待這種選擇? 羅德。菏紫,ITER計(jì)劃無法通過一個(gè)國家研發(fā)制造完成。核聚變是兩個(gè)輕核(一般是氫的同位素:氘[D]和氚[T])聚合成一個(gè)較重的原子核,同時(shí)釋放出巨大能量的過程。早在上世紀(jì)50年代初人類就實(shí)現(xiàn)了聚變核反應(yīng)——?dú)鋸椀谋,但要利用聚變時(shí)釋放出的巨大能量,必須對劇烈的聚變核反應(yīng)加以控制,這就是受控核聚變。在研究初期,科學(xué)家們認(rèn)為受控?zé)岷司圩兊某晒,會像氫彈一樣,指日可待。但?jīng)過幾十年的努力,受控?zé)岷司圩冞未能實(shí)現(xiàn)。 ITER計(jì)劃的目的是建造一個(gè)聚變實(shí)驗(yàn)堆,探索和平利用聚變能發(fā)電的科學(xué)和工程技術(shù)可行性,為實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。ITER不是直接商業(yè)應(yīng)用的裝置,而是科研實(shí)驗(yàn)裝置,通過國際合作可以分擔(dān)科研的風(fēng)險(xiǎn),也可共同分享成果。 ITER計(jì)劃早期被稱為“強(qiáng)國俱樂部”,它是1985年由美蘇兩國首腦倡議提出,由美、蘇、歐、日共同啟動(dòng)。1998年,美國退出ITER計(jì)劃。我國從2003年正式加入ITER計(jì)劃談判。同期,美國重返ITER計(jì)劃。直到2007年,由中、歐、日、韓、俄、美6方組成的ITER國際組織正式成立(印度后來加入)。我國貢獻(xiàn)比例約10%,其中約80%以實(shí)物方式(即制造、提供ITER裝置部件)投入,約20%以現(xiàn)金方式投入。 ITER裝置不僅反映了國際聚變能研究的最新成果,而且綜合了當(dāng)今世界相關(guān)領(lǐng)域的頂尖技術(shù)。參加ITER計(jì)劃,是我國核聚變能發(fā)展前所未有的機(jī)遇,符合我國未來發(fā)展的能源戰(zhàn)略,標(biāo)志我國進(jìn)入世界核聚變能源研究的先進(jìn)行列。 科技日報(bào):雖然“風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)”,但參與國都希望從中得到回報(bào)。中國在ITER計(jì)劃建設(shè)中的投入占總額的10%,這種投入,會有什么回報(bào)? 羅德隆:在知識產(chǎn)權(quán)方面,中國通過參與該項(xiàng)目,有權(quán)使用ITER計(jì)劃工程設(shè)計(jì)階段的技術(shù)成果,對ITER計(jì)劃實(shí)施中產(chǎn)生的知識產(chǎn)權(quán),平等享有獲得許可使用的權(quán)利。簡單地說,就是能夠以10%的投入,享受100%的知識產(chǎn)權(quán)。最關(guān)鍵的是,我們將培養(yǎng)、鍛煉一批能夠掌握和利用這些知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)研究和工程技術(shù)人才,為我國未來自主開展核聚變示范堆乃至商用堆設(shè)計(jì)、建造奠定基礎(chǔ)。 “聚變能商業(yè)化將在本世紀(jì)中葉或者稍晚實(shí)現(xiàn)” 科技日報(bào):能具體描述一下,ITER是個(gè)什么樣的裝置? 羅德。篒TER設(shè)計(jì)總聚變功率將達(dá)到50萬千瓦,是一個(gè)電站規(guī)模的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。其作用和任務(wù)是,用具有電站規(guī)模的實(shí)驗(yàn)堆證明氘氚等離子體的受控點(diǎn)火和持續(xù)燃燒,驗(yàn)證聚變反應(yīng)堆系統(tǒng)的工程可行性,綜合測試聚變發(fā)電所需的高熱流與核部件,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 ITER場址設(shè)在法國南部埃克斯以北的卡達(dá)哈什。2008年,ITER裝置進(jìn)入實(shí)地建造階段。它占地180公頃,共由39棟建筑組成,實(shí)驗(yàn)堆主體直徑28米,高30米,聚變功率相當(dāng)于50萬千瓦電站的核反應(yīng)堆。按當(dāng)前計(jì)劃,ITER裝置預(yù)計(jì)2019年基本建成,預(yù)計(jì)2027年開展氘氚聚變實(shí)驗(yàn)。 科技日報(bào):請展望一下ITER的商用前景。有具體時(shí)間表嗎? 羅德。篒TER計(jì)劃將用35年時(shí)間,建造、運(yùn)行一個(gè)可持續(xù)燃燒的托卡馬克型聚變實(shí)驗(yàn)堆,以驗(yàn)證聚變反應(yīng)堆的工程技術(shù)可行性。 托卡馬克是俄語環(huán)向場磁體線圈的簡稱,是核聚變物理實(shí)驗(yàn)裝置,其原理是利用環(huán)向磁場對高溫等離子體進(jìn)行約束,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可控核聚變。ITER從1988年開始概念設(shè)計(jì)到2001年完成《工程設(shè)計(jì)最終報(bào)告》,就歷時(shí)13年之久。 ITER計(jì)劃建造制造階段10年左右,預(yù)計(jì)2019年建設(shè)工程完成,實(shí)現(xiàn)第一等離子體放電;ITER運(yùn)行與開發(fā)利用階段20年左右,2027年,科研人員進(jìn)入,進(jìn)行氘氚試驗(yàn);去活化階段預(yù)計(jì)需要5年時(shí)間,最后是退役階段,交給東道國法國實(shí)現(xiàn)裝置退役。 國際核聚變界對ITER計(jì)劃及其后聚變能源發(fā)展比較普遍的看法是,建造和運(yùn)行ITER的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備;再經(jīng)過示范堆、商業(yè)聚變核電站(商用堆)兩個(gè)階段,聚變能商業(yè)化將在本世紀(jì)中葉或者稍晚實(shí)現(xiàn)。 ITER建設(shè)有可以預(yù)見的困難。如核聚變能源首先必須產(chǎn)生高達(dá)上億度的高溫等離子體;其次,還要形成充分的約束,將高溫等離子體維持相對足夠長的時(shí)間,以便充分發(fā)生聚變反應(yīng),釋放出足夠多的能量等。這些可預(yù)見的障礙我們有信心克服,但可能還會遇到未知的困難。ITER現(xiàn)在是實(shí)驗(yàn)堆,下一步是建示范堆,還要解決材料、造價(jià)等一系列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。 “通過ITER計(jì)劃的帶動(dòng),我國在核聚變領(lǐng)域水平整體提升” 科技日報(bào):作為發(fā)展中國家,中國是最早關(guān)注受控?zé)岷司圩冄芯康膰抑,但與世界最高水平還有差距,通過參與ITER計(jì)劃,我國取得了哪些進(jìn)展?目前在核聚變領(lǐng)域究竟處于什么水平? 羅德隆:其實(shí),從上世紀(jì)70年代開始,我國就集中以托卡馬克為主要研究途徑,先后建成一系列中小型裝置,并且開展多項(xiàng)研究。上世紀(jì)90年代,我國開始實(shí)施大中型托卡馬克發(fā)展計(jì)劃,探索先進(jìn)托卡馬克運(yùn)行模式及穩(wěn)態(tài)控制模式,先后建成HT-7中型超導(dǎo)托卡馬克、HL-2A大中型常規(guī)導(dǎo)體托卡馬克。2006年建成的大型非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置,具有穩(wěn)態(tài)、大拉長比及多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)手段等特點(diǎn),可以為正在建造的ITER裝置開展多種前期實(shí)驗(yàn)研究。 雖然我國有很多托卡馬克裝置,但I(xiàn)TER裝置不是簡單放大,而是需要我們從整體設(shè)計(jì)、技術(shù)和材料等各個(gè)方面,解決全新的關(guān)鍵問題。近幾年來我國得益于ITER計(jì)劃,核聚變水平提升很快,在國際上整體處于中等水平。日、美、歐盟還是走在前列,各國都在積極發(fā)展聚變研究,韓國進(jìn)步也很快。 目前,我國建成世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克EAST,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100秒的偏濾器放電和長時(shí)間的高約束放電,工程和試驗(yàn)水平進(jìn)入國際前列。HL-2A最高電子溫度達(dá)5500萬攝氏度,進(jìn)入國際先進(jìn)水平。 中國研制的ITER超導(dǎo)導(dǎo)體、屏蔽包層等部件的性能在7方處于領(lǐng)先地位,部分采購包進(jìn)展處于前列。 科技日報(bào):參加ITER計(jì)劃只是我國整體聚變能研發(fā)計(jì)劃中的一個(gè)重要組成部分,我們通過國際合作能否形成自己的能力? 羅德隆:我國承擔(dān)的ITER部件很多都是過去沒有生產(chǎn)的,如導(dǎo)體、屏蔽包層、大型電源、充氣清洗及輝光放電系統(tǒng)等。前期大部分技術(shù)需要艱難的摸索。通過國際大科學(xué)工程的帶動(dòng),我國技術(shù)明顯提升,從“不會做”到“會做”甚至“做得更好”。 科技日報(bào):是一種從無到有、從有到強(qiáng)的技術(shù)跨越? 羅德隆:對。比如說,我們過去做不出導(dǎo)體,開始做的時(shí)候覺得制造不銹鋼管沒有問題,就集中精力去研究如何把幾千根絲做成0.8毫米直徑的導(dǎo)線。線做好了,卻發(fā)現(xiàn)管子不行,按照ITER國際組織的要求,管子的斷裂延伸率需要達(dá)到20,而我們只做到15。后來,通過召開專家會反復(fù)研討,我們不僅做成了,而且能批量生產(chǎn),現(xiàn)在生產(chǎn)出的管子斷裂延伸率達(dá)到30。從目前來看,我們生產(chǎn)的導(dǎo)體樣品測試指標(biāo)都達(dá)到ITER裝置的要求,部分指標(biāo)還遠(yuǎn)高于要求。 “ITER只是契機(jī),關(guān)鍵是要使我國具備自主設(shè)計(jì)、建造聚變示范堆的能力” 科技日報(bào):現(xiàn)階段ITER計(jì)劃解決的是工程建設(shè)問題,那建成后下一步我們的科研和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ绾翁岣吣兀?br /> 羅德。焊憬ㄔO(shè)不是目的,目的是在建成的實(shí)驗(yàn)堆上做實(shí)驗(yàn)。我國建設(shè)了很多磁約束核聚變裝置,一方面服務(wù)于ITER建設(shè),另一方面也是為今后實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備,從而解決商業(yè)的工程和科學(xué)的瓶頸。因此,必須對現(xiàn)有裝置升級擴(kuò)建,加快平臺建設(shè),以提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?br /> 我們要以參加ITER計(jì)劃為契機(jī),為我國具備自主設(shè)計(jì)、建造聚變示范堆的能力。ITER計(jì)劃專項(xiàng)國內(nèi)配套研究也于2008年啟動(dòng)。到目前已經(jīng)批準(zhǔn)立項(xiàng)32個(gè)研究項(xiàng)目,研究內(nèi)容涉及聚變堆的概念設(shè)計(jì)、波加熱、聚變材料、測試包層模塊、混合堆概念設(shè)計(jì)以及相關(guān)等離子體理論和實(shí)驗(yàn)研究等眾多研究領(lǐng)域。 今年,我國還成立了磁約束聚變堆總體設(shè)計(jì)組,就是為全面消化吸收ITER設(shè)計(jì)技術(shù),掌握聚變堆相關(guān)的物理和工程設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù),開展我國磁約束聚變堆總體設(shè)計(jì)研究。 “ITER組織中方派駐職員只占5%,培養(yǎng)聚變?nèi)瞬牌仍诿冀蕖?br /> 科技日報(bào):我國在ITER的投入是10%,目前,向ITER組織派出的中方人員達(dá)到相應(yīng)的比例了嗎? 羅德。喝瞬艊H化水平是我們現(xiàn)在面臨的巨大挑戰(zhàn),F(xiàn)在中方在ITER職工總共20個(gè)人,所占比例才占5%,總數(shù)最少。現(xiàn)在向ITER組織是派不出人來,這也是我的心病。我們計(jì)劃每年資助優(yōu)秀人才,作為訪問學(xué)者,去到ITER組織學(xué)習(xí)。 科技日報(bào):國內(nèi)已有的磁約束聚變研究工程技術(shù)人才數(shù)量相當(dāng)有限,除了派駐國際組織,還要保證國內(nèi)研究任務(wù)的需要,國內(nèi)人才培養(yǎng)有什么考慮? 羅德。耗壳埃覈延谐^1000人從事聚變研究,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。估算國內(nèi)整個(gè)未來20年人才缺口4000人,可現(xiàn)在沒有增量。 前不久,科技部聯(lián)合教育部、中科院,中核集團(tuán)專門召開核聚變能發(fā)展研究人才工作會議,并聯(lián)合制定了《關(guān)于促進(jìn)磁約束核聚變?nèi)瞬排囵B(yǎng)工作的指導(dǎo)意見》。意見提出,緊緊圍繞我國磁約束核聚變能研究和ITER裝置建設(shè)和運(yùn)行,以需求為導(dǎo)向,逐步構(gòu)建起一個(gè)層次、布局、學(xué)科合理的磁約束核聚變科學(xué)與工程研究和技術(shù)研發(fā)的人才培養(yǎng)體系,利用10年左右時(shí)間,培養(yǎng)2000名從事聚變科學(xué)與工程研究以及技術(shù)研發(fā)的各類人才。專門為一個(gè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)開會,這還沒有先例。 除了學(xué)校增設(shè)核聚變學(xué)科、核學(xué)院之外,國內(nèi)ITER配套計(jì)劃也針對人才培養(yǎng),面向研究生安排了課題,這也是為未來人才儲備播撒種子。 科技日報(bào):我國在ITER計(jì)劃中取得哪些體制機(jī)制的國際經(jīng)驗(yàn)? 羅德隆:從項(xiàng)目管理角度來說,ITER計(jì)劃是個(gè)工程項(xiàng)目,目標(biāo)是建成實(shí)驗(yàn)室,它用最先進(jìn)的管理理念和質(zhì)保體系,通過一套成熟的管理技術(shù)和機(jī)制,對建設(shè)過程中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)全盤考慮,精確控制,并將每個(gè)環(huán)節(jié)處于嚴(yán)密監(jiān)控之下。同時(shí),參與建設(shè)一個(gè)全新的國際組織,也為以后在我國建立國際組織積累了經(jīng)驗(yàn)。 (本報(bào)北京6月14日電) (科技日報(bào)) 責(zé)編:董子凡 本篇文章來源于 科技網(wǎng)|www.stdaily.com 原文鏈接:http://www.stdaily.com/kjrb/content/2011-06/16/content_315478.htm |
磁約束聚變材料相關(guān) | 文章,讀讀 | 核反應(yīng)堆@材料研究 |

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