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2020年12月4日，一個應該載入世界核聚變史冊的日子。核聚變關鍵裝置「中國環流器二號M裝置」首次放電，標誌著我國自主掌握了大型先進託卡馬克裝置的設計、建造和運行技術。
中國「人造太陽」顯神威，相當於太陽芯部溫度的近10 倍！
開發聚變能源是全球核聚變人一代代接力奔跑，致力於照亮人類未來的終極能源夢想。而「中國環流器二號M裝置」是目前我國規模最大、參數最高的新一代磁約束聚變實驗研究裝置，它的等離子體離子溫度可達到1.5億度，相當於太陽芯部溫度的近十倍。
之所以把可控核聚變裝置通俗地稱為「人造太陽」，是因為它的原理和太陽發光發熱的原理一樣，都可以理解為兩個小質量的原子聚合成一個較大的原子，能夠釋放出巨大能量。開發聚變能源是全球核聚變人一代代接力奔跑，致力於照亮人類未來的終極能源夢想。
像「中國環流器二號M裝置(HL-2M)」這種特殊實驗裝置，要實現核聚變反應，關鍵的幾個條件必須具備：燃料粒子首先要達到上億攝氏度的高溫；同時要有足夠多的燃料粒子在裡面反應，有相當高的密度，還要有足夠長的能量約束時間等。
為了完成這個實驗裝置，科研人員進行了一系列技術攻堅難題。60多名科研人員，做了上百次試驗，研製出具有國際先進水平的國內首臺大型立軸脈衝發電機組，不但讓安全性能大大提高，而且儲能大大提高，一臺機組就相當於一個30萬千瓦機組的供電容量，相當於一個中小型水電站。
立式脈衝發電機組研製成功了，但具體安裝又是一個難題。由於立式脈衝發電機組沒有飛輪，整個機組能量主要來自轉子，而這個轉子重達400噸，安裝精度要求非常高，偏差要小於0.05毫米。
誤差小於0.05毫米，相當於比人一根頭髮的直徑還要小。由於精度要求高，現場安裝人員總共拆裝了5次，不斷改進安裝工藝，最終才把轉子安裝到位。
安裝過程中難度最大的一個環節：15噸的真空室，要從8米高的地方，垂直落到線圈筒體的外徑上去。而這個真空室的內腔和線圈的外壁之間，只有幾個毫米的間隙，5米的距離，科研人員整整花了幾個小時。
安裝內部可拆卸線圈結構也非常複雜，安裝28顆50釐米長的螺栓，要求的偏差也是0.05毫米。他們第一顆螺栓，就花了半個月的時間。
「中國環流器二號M裝置」中最核心的關鍵部件——真空室，體積大約40多立方米，高3米多，直徑5米多，核聚變反應時，氘和氚等離子就在裡面有規律運動。真空室的製造加工、焊接安裝等都有嚴格要求。其中真空度，要求達到類似外太空的環境。
由於真空室是一個全焊接式的不規則雙曲面結構，焊接點多、焊接長度長，總焊接長度2800米，焊接難度超乎想像。
35個國家共同推進核聚變項目，2025 年有望建成
中國環流器二號M裝置是實現我國核聚變能開發事業跨越式發展的重要依託裝置，也是我國消化吸收ITER技術不可或缺的重要平臺。
從2006年開始，由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度等七方共同合作建造可實現大規模聚變反應的實驗堆——國際熱核聚變實驗堆ITER項目，投入近50億美元，至今還在建設階段。我國陸續承擔了ITER計劃中大概9%的18個採購包製造任務，涵蓋了ITER裝置幾乎所有的關鍵部件。
在中核集團核工業西南物理研究院的實驗室，項目負責人李波已經在這條漫長的「人造太陽」之路上，走過了整整14年。團隊花了十多年的時間，才設計出了符合「人造太陽」運行環境的關鍵部件，光是全部推倒重來就經歷了三次。
採訪中，西南物理研究院的科研人員很有感慨地告訴記者，這一系列的科研創新、攻堅克難，很大程度上要歸功於國家重視基礎科研，科研院所自主創新。可以先拿科研經費，再自主立項搞科研。科研機制的創新管理還吸引了各國科研人員的到來。
全球核聚變科研人員共同意識到，核聚變是解決人類終極能源的發展方向，也是一個挑戰難度極大的科研技術難題，它需要世界各國加強合作，在人類共同命運的道路上，在星辰大海中去追逐全人類的能源夢想。
目前，多國合作共建的，世界上最大的實驗性託卡馬克反應堆——國際熱核聚變實驗反應堆ITER，正在法國南部按計劃推進。35個國家組成了一個聯盟，共同推動 ITER項目，預計2025年左右建成。
半小時觀察：「可控核聚變」是利用核能的終極目標
目前我們常用的煤、石油、天然氣都屬於化石能源，且不說化石能源儲量有限，還有一個問題就是汙染環境。
在中共中央關於「十四五」規劃的建議中，已經將新能源列為要加快壯大的戰略性新興產業。為了尋找到一種既清潔又可持續的能源，世界各國也不約而同地把未來的能源發展方向放在了「可控核聚變」，這是利用核能的最終目標。
有科研人員孜孜不倦地奮戰， 我們期盼著，終有一天，可控核聚變能夠成為改變人類社會的清潔能源。
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來源： 央視財經微信公眾號