中國新一代「人造太陽」總體安裝正式開始，有望今年底建成

記者 | 張慧

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中國與獲得終極能源的距離又近了一步。

6月5日，中國核工業集團（下稱中核集團）發布消息稱，中國環流器二號M（HL-2M）裝置主機線圈系統在成都成功實現交付，這標誌著中國自主研製的新一代「人造太陽」總體安裝正式開始。

中國環流器二號M裝置是目前中國最大的托卡馬克裝置，也被稱為中國新一代核聚變實驗裝置，由中核集團核工業西南物理研究院（下稱西南物理研究院）承建。

人類開發核能的途徑主要有兩條——重元素的裂變和輕元素的聚變。利用核裂變原理，人類已建造了幾百個核電站，但是對於核聚變的利用卻落後很多。

核聚變產生巨大的能量高於核裂變，一直以來被科學界視為人類的終極能源。核聚變所需的燃料氘、氚，在自然界中儲存量十分巨大，海水中就能提取。

目前，人類對聚變反應的控制，主要是依靠一種環形容器，通過約束電磁波驅動，創造氘、氚實現聚變的環境和超高溫，實現受控核聚變。這種裝置被稱為托卡馬克（Tokamak），名字來源於其的關鍵詞——環形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnet）、線圈（kotushka）。

太陽的光和熱來自內部的熱核聚變反應。托卡馬克裝置就仿造這個原理建造而成，因此也被稱為「人造太陽」。

中國對核聚變的研究開始於1960年代初，主要依託的單位為西南物理研究院和隸屬於中國科學院的合肥等離子體物理研究所（下稱中科院合肥物質研究院）。

2006年，中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST（原名HT--7U）核聚變實驗裝置成功完成首次工程調試，並於2007年3月通過國家驗收，之後實現多次放電。該裝置主要由中科院合肥物質研究院承擔。

在托卡馬克裝置的研究上，西南物理研究院先後建造了中國環流器新一號（HL－1M）、中國環流器新一號（HL－1M）裝置及中國環流器二號A（HL－2A）裝置，目前正在建造中國環流器二號M裝置。

據《四川日報》3月報道，西南物理研究院研究員、中國環流器二號M項目裝置總工程師楊青巍表示，中國環流器二號M裝置有望今年底建成。

中國環流器二號M裝置模擬圖。圖片來源：西南物理研究院

中核集團稱，中國環流器二號M裝置規模大、參數高，有望將等離子體電流從中國現有裝置的1兆安培提高到3兆安培，等離子體溫度將超過2億度。

此次交付的主機線圈系統，是該裝置主機的核心部件之一，由西南物理研究院設計，東方電氣集團東方電機有限公司製造，華西集團四川省工業設備安裝公司安裝。

其中，中心柱的研製是整個線圈系統最具挑戰性的任務。線圈中心柱由20組環向場線圈中心段組件和中心螺旋管線圈裝配而成，總體重量約90噸。

中核集團稱，高衝擊載荷條件下，中心柱的運行壽命要求不低於10萬次，在國內尚屬首次，沒有現成的工藝和設備借鑒。

中核集團還表示，中國環流器二號M裝置將為中國參與國際熱核聚變實驗堆（ITER）實驗與運行，以及自主設計建造未來聚變堆提供重要技術支撐。

目前，國際上正進行一項名為「國際熱核聚變實驗堆（ITER）」的項目，該項目要建造一個更大規模的「人造太陽」，涉及包括歐盟、中國、美國、日本、俄羅斯等國在內的七方。

中國於2003年加入ITER計劃，並將承擔ITER裝置中137個採購包製造任務的12個，接近總任務量的10%。

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