抓住機遇，中國氚科技需迎頭趕上
“隨著民用核聚變能源技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的氚科技水平，已無法滿足未來聚變堆開展大規(guī)模操作的應用需求，必須發(fā)展與之相適應的氚科學與技術(shù)。”
今年是國務院批準設立“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃專項”、全國人大常委會審議通過國際熱核聚變實驗堆計劃及ITER組織正式成立三個重大事件十年的里程碑年。我國核物理專家彭先覺院士在11月23日至24日召開的香山科學會議上，發(fā)出如此呼吁。
核聚變研究已向能源堆方向發(fā)展
氚，是一種具有放射性的氫同位素，可與氫的另一種同位素氘發(fā)生核聚變反應，并產(chǎn)生大量能源。這是目前地球上最容易實現(xiàn)的核聚變反應。相比核裂變，這種核聚變能源更為清潔安全。
“在氘—氚核聚變反應中，氘為天然存在的穩(wěn)定核素，儲量豐富且易于提??；而氚為人造核素，必須使用專門技術(shù)獲取。”科技部ITER執(zhí)行中心潘傳紅研究員介紹，這就使相關(guān)氚科學與技術(shù)成為開發(fā)核聚變能源進程中必須掌握的核心技術(shù)。
ITER的基本原理也是氘—氚核聚變反應。這項計劃由中、歐、日、韓、俄、美、印等多個國家和地區(qū)共同參與，是我國迄今參與的規(guī)模最大的國際科技合作計劃。
彭先覺介紹，以參加ITER計劃為契機，2008年我國啟動了ITER計劃專項國內(nèi)配套研究工作。其中包括中國磁約束聚變工程實驗堆（CFETR）的概念設計研究。
“ITER的建造說明核聚變研究正向核聚變能源堆的方向發(fā)展，而聚變能源堆的建設和運行必須得到氚科學技術(shù)的大力支持，同時也對氚科學技術(shù)提出重大挑戰(zhàn)?！敝袊茖W院等離子體物理研究所萬元熙院士說。
材料、器件和設備仍是短板
“最大的機遇和挑戰(zhàn)，就是對氚的操作從克量級跨越式上升到公斤量級。”中國工程物理研究院研究員蒙大橋在接受科技日報記者采訪時說。
蒙大橋解釋，未來ITER開始運行后，氘氚等離子體將會在溫度高達1億攝氏度的反應器中燃燒。要保證這個“人造太陽”不熄火，需要大約3公斤的氚在復雜的管路中不斷循環(huán)，而以往大多以克為單位，甚至以居里（相當于萬分之一克）為單位。
“同時處理這么多的氚，會涉及眾多科學技術(shù)問題?！泵纱髽蛘f，比如需要提高對氚的處理效率，因為處理慢意味著管路中將滯留更多的氚。另外，聚變裝置中極端高溫、高輻照，材料的原有性能容易失效，而氚又十分容易滲透，這也對涉氚材料和設備提出極其苛刻的要求。
彭先覺介紹，目前我國氚科學技術(shù)雖在某些方面取得可喜進展，但整體上與歐、美、日仍存在明顯差距。例如，仍缺乏數(shù)百克甚至公斤級氚操作的工程可行性驗證試驗。而且由于基礎薄弱，國內(nèi)涉氚材料、器件和設備的研發(fā)能力仍是短板。
“中國應以ITER的建設和CFETR的規(guī)劃作為重大工程牽引，帶動氚的處理工藝，涉氚材料和設備，氚的分析、測量和監(jiān)測等一系列氚科學技術(shù)的發(fā)展?！泵纱髽蛘f，與此同時還可以圍繞氚的排放、氚的安全操作等制定相應的規(guī)范和標準。
中國工程物理研究院材料研究所所長羅文華研究員也呼吁，國內(nèi)相關(guān)科研院所、高校和企業(yè)應廣泛聯(lián)合，進一步對聚變堆氘氚燃料循環(huán)所涉及的技術(shù)和工程問題開展系統(tǒng)、深入、全面的研究，以支撐我國聚變能的跨越式發(fā)展。
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