我國作為ITER計劃的成員之一，中央財政10年來共撥付經(jīng)費39.9億元，設(shè)立國內(nèi)配套專項119個、課題479個，取得了多項國際和國內(nèi)第一的研究成果。

擁有取之不盡、用之不竭的能源，是人類社會發(fā)展的夢想。被稱為“人造太陽”的國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃，通過建造反應(yīng)堆級“核聚變”裝置，驗證和平利用“核聚變”發(fā)電的可行性，為實現(xiàn)這一夢想作出了積極貢獻。

我國作為ITER計劃的成員之一，從2007年加入以來，積極參與國際計劃并承擔(dān)大量部件建造任務(wù)，中央財政10年來共撥付經(jīng)費39.9億元，設(shè)立國內(nèi)配套專項119個、課題479個，取得了多項國際和國內(nèi)第一的研究成果，使我國在“核聚變”領(lǐng)域處于與國際同等甚至某些方面領(lǐng)先的地位。

為終極解決能源問題提供方案

當(dāng)前商業(yè)運轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用“核裂變”原理發(fā)電，可以簡單將其理解為“原子彈”原理；而“人造太陽”計劃是利用“核聚變”即“氫彈原理”進行發(fā)電。ITER計劃目的就是通過建造“核聚變”實驗堆，探索和平利用聚變能發(fā)電的科學(xué)和工程技術(shù)的可行性。

核工業(yè)西南物理研究院院長劉永告訴記者，通過“核裂變”發(fā)電的核電站有資源和環(huán)境的限制，比如所用的鈾等資源極其有限，總有枯竭的一天；放射性廢物可能要經(jīng)過成百上千年才能完全被環(huán)境接收。與之相對應(yīng)，“核聚變”發(fā)電所需燃料為氘和氚，其中氘沒有放射性，靠聚變過程生產(chǎn)的氚半衰期只有12年多，而且所用資源取之不盡、用之不竭，一升海水中所提取的氘進行聚變反應(yīng)后產(chǎn)生的能量相當(dāng)于燃燒300升汽油。

實際上，我國早在上世紀八十年代就確定了“熱堆-快堆-聚變”的核能發(fā)展三步走發(fā)展戰(zhàn)略，最后一步發(fā)展的“可控聚變堆”技術(shù)，有望永遠解決能源問題。中國核工業(yè)集團公司總工程師雷增光表示，“核聚變”被認為是人類社會未來能源的終極解決方案。

投入經(jīng)費近40億元設(shè)立國內(nèi)配套專項

ITER計劃目前由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國七方共同合作。“中國加入ITER計劃，實際上包含了對其設(shè)計技術(shù)的解讀與消化，對其前期投入部件運營經(jīng)驗的解讀吸收，以便用于我國未來聚變能源的發(fā)展規(guī)劃。”中國國際核聚變能源計劃執(zhí)行中心總監(jiān)潘傳紅說。

按照黨中央、國務(wù)院的要求，科技部、財政部、教育部、中科院等部門和單位歷經(jīng)多次論證，在2003年正式以“平等伙伴”身份加入ITER計劃談判。在談判期間，成立由科技部、財政部等部門組成的ITER計劃部際協(xié)調(diào)小組。2006年11月，中方與ITER組織簽署了ITER計劃《聯(lián)合實施協(xié)定》和《特權(quán)與豁免協(xié)定》；2007年2月，經(jīng)財政部審核、國務(wù)院批準，設(shè)立“ITER計劃專項”；2007年8月，全國人大正式審議通過了協(xié)定文件。

“我國ITER計劃專項在安排參加國際計劃經(jīng)費的同時，還專門安排了國內(nèi)研發(fā)項目，為國內(nèi)現(xiàn)有的研究院所提高研發(fā)能力給予支持。”中國國際核聚變能源計劃執(zhí)行中心主任羅德隆說，通過國內(nèi)立項的方式支持，為未來自主建設(shè)“核聚變”電站打下基礎(chǔ)。

中科院院士萬元熙表示，憑借穩(wěn)定的經(jīng)費和人才的聚集，我國ITER計劃在過去10年中取得了巨大進展，除超導(dǎo)工業(yè)、超導(dǎo)技術(shù)外，在高功率連續(xù)波加熱系統(tǒng)、大型低溫系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等方面都得到了長足發(fā)展。

高品質(zhì)兌現(xiàn)中國承諾

ITER計劃的一個重要目標是建成聚變能實驗堆，所需部件的建造是實現(xiàn)這一目標的重要環(huán)節(jié)。由于部件建造面臨難度大、耗時長等問題，一些國家建造工期一再延長，而我國做到了保質(zhì)保量按時交付，切實履行了國際承諾。

據(jù)羅德隆介紹，自2008年以來，我國陸續(xù)承擔(dān)了18個采購包的制造任務(wù)，涵蓋了ITER裝置幾乎所有關(guān)鍵部件，由幾十家科研院所、企業(yè)承擔(dān)制造工作，取得了一系列聚變工程的關(guān)鍵技術(shù)突破。

比如電源采購包，中方指出ITER電源原設(shè)計方案存在設(shè)計風(fēng)險和不安全性，并提出了新的設(shè)計方案，最終被ITER組織批準實施，并于2012年順利通過初步設(shè)計評審，2014年順利通過最終設(shè)計評審。目前，ITER所有的電源方案均采用中國的設(shè)計方案。

在參與ITER計劃的同時，我國的磁約束聚變研究瞄準更加長遠的未來——中國聚變工程實驗堆（CFETR），力圖解決ITER未涵蓋但又是“核聚變”能源實現(xiàn)商業(yè)化必不可少的重要工程技術(shù)難關(guān)。

羅德隆介紹說，目前我國已完成CFETR的概念設(shè)計，國內(nèi)聚變團隊已經(jīng)開展工程設(shè)計和部分關(guān)鍵工程技術(shù)預(yù)研，得到了世界其他國家聚變領(lǐng)域?qū)＜业母叨汝P(guān)注。根據(jù)技術(shù)路線圖，我國將于2050年左右建成原型電站。

聚變產(chǎn)業(yè)初見雛形

一項工程科技創(chuàng)新，可以催生一個產(chǎn)業(yè)，可以影響乃至改變世界。據(jù)了解，改革開放30多年來，我國已經(jīng)同150多個國家和地區(qū)建立了科技合作關(guān)系，開展了廣泛的工程科技人才交流，參與了國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計劃、人類基因組計劃等一大批反映當(dāng)代工程科技前沿的重大科技工程，對我國經(jīng)濟社會發(fā)展和科技進步起到重要的促進作用。在參與ITER計劃的10年中，我國在相關(guān)領(lǐng)域開展了廣泛深入的高水平國際合作，融入了全球聚變研究的合作網(wǎng)絡(luò)，推動了我國聚變科技以及產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

中科院副院長、院士張杰說，通過10年來的參與合作，我國已在超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體、低溫技術(shù)等方面擁有國際先進的研發(fā)或生產(chǎn)能力，在服務(wù)ITER計劃的同時，帶動了這些領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)升級。

比如，ITER裝置的核心關(guān)鍵部件之一的環(huán)向場、極向場導(dǎo)體，已經(jīng)實現(xiàn)了我國低溫超導(dǎo)股線100%國產(chǎn)化、產(chǎn)品質(zhì)量100%滿足要求，帶領(lǐng)我國超導(dǎo)線材研發(fā)能力和工業(yè)化生產(chǎn)能力達到國際一流水平。

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