《ITER组装开启聚变能源时代》

  • 来源专题:重大科技基础设施领域知识集成服务平台
  • 编译者: 魏韧
  • 发布时间:2021-03-16
  • 2020年7月28日,法国总统马克龙(Emmanuel Macron)和来自欧盟、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的领导人宣布在法国南部正式开始组装世界上最大的核聚变设施ITER
    ITER是世界上最大的科学项目,目标是复刻太阳核聚变能,提供地球上的生命生存所需的光和温暖。这一颠覆性创新将在解决全球性问题(包括应对气候变化、塑造可持续发展的无碳社会)中发挥关键作用。海水和锂中存在丰富的核聚变燃料,菠萝大小的这种燃料相当于10000吨煤,可满足人类数百万年的需求。建造和运营核聚变核电站的成本预计与裂变核电站的成本差不多,但不会产生废物处理的巨大成本和长期遗留问题。
    核聚变的巨大前景催生了ITER项目。参与项目合作的35个国家是欧盟、英国、瑞士、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国。这些国家的总人口占世界人口的50%以上,占全球国内生产总值的80%以上,它们汇集了丰富的专业知识和资源,制造出首个工业规模的核聚变研究设施。法国是东道国,欧盟与英国和瑞士是东道主成员,提供ITER费用的45%。美国、中国、日本、俄罗斯、印度、韩国和其他成员国分别出资9%。
    ITER发电厂将产生约500兆瓦的热能。若持续运行并连接到电网,则将转换为约200兆瓦的电力,可满足约200000户的需求。商业化的核聚变电站将有更大的等离子室,电功率将提高10-15倍。例如,一个2000兆瓦的核聚变电站将为200万个家庭供电。
    组装ITER的部件主要包括低温恒温器、ITER的磁铁、环形场(TF)线圈、极场(PF)线圈、中心螺线管(CS)和真空容器。其中,低温恒温器由印度制造,它是围绕Tokamak真空容器和限制超高温等离子体的超导磁体的“保温瓶”,高30米,直径30米,是有史以来最大的不锈钢真空室。ITER使用三种集成的磁体来容纳、控制、生成和脉冲化1.5亿摄氏度的等离子体。为具有超导性,磁体内部使用-269摄氏度液态氦(星际空间的温度)冷却。环形场(TF)线圈由日本和欧洲制造,组件来自中国、韩国和俄罗斯,共有40多家公司参与了18个环形场(TF)线圈的制造。极场(PF)线圈是环形磁铁,由中国、欧洲和俄罗斯制造,安装在TF线圈之外,它等离子体成形并使其远离外壁。中心螺线管(CS)是美国制造的最强大的ITER磁铁,有时被称为ITER的“心脏”,它将以长脉冲形式在等离子体中产生强大的电流,由六个模块组成,具有提起航空母舰的磁力。真空容器由韩国和欧洲部门制造,并带有由俄罗斯提供的突出端口短管,是一种密封的不锈钢腔室。
    欧洲负责的整个ITER工程大约完成了75%。其中,Tokamak大楼和装配大厅已经完成;冷冻设备是世界上最大的中央冷冻设备,已完成60%,它为超导磁体运行的极低温度提供了液氦。该设备来自中国、印度、瑞典、捷克、芬兰、意大利、日本和法国,冷冻线主要来自印度。这些磁体转换建筑物以精确的电压和电流向ITER的磁铁供电,设备由中国、印度、韩国和俄罗斯定制。
    ITER的组装工作将需要4.5年。

  • 原文来源:https://scitechdaily.com/fusion-energy-era-iter-assembly-begins/
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