抓住機(jī)遇，中國(guó)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(wú)法滿足未來(lái)聚變堆開展大規(guī)模操作的應(yīng)用需求，必須發(fā)展與之相適應(yīng)的氚科學(xué)與技術(shù)?！?/p>
今年是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃專項(xiàng)”、全國(guó)人大常委會(huì)審議通過(guò)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃及ITER組織正式成立三個(gè)重大事件十年的里程碑年。我國(guó)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(xué)會(huì)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(yīng)，并產(chǎn)生大量能源。這是目前地球上最容易實(shí)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)。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(yīng)中，氘為天然存在的穩(wěn)定核素，儲(chǔ)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?！笨萍疾縄TER執(zhí)行中心潘傳紅研究員介紹，這就使相關(guān)氚科學(xué)與技術(shù)成為開發(fā)核聚變能源進(jìn)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(yīng)。這項(xiàng)計(jì)劃由中、歐、日、韓、俄、美、印等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)共同參與，是我國(guó)迄今參與的規(guī)模最大的國(guó)際科技合作計(jì)劃。
彭先覺介紹，以參加ITER計(jì)劃為契機(jī)，2008年我國(guó)啟動(dòng)了ITER計(jì)劃專項(xiàng)國(guó)內(nèi)配套研究工作。其中包括中國(guó)磁約束聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）的概念設(shè)計(jì)研究。
“ITER的建造說(shuō)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(shè)和運(yùn)行必須得到氚科學(xué)技術(shù)的大力支持，同時(shí)也對(duì)氚科學(xué)技術(shù)提出重大挑戰(zhàn)?！敝袊?guó)科學(xué)院等離子體物理研究所萬(wàn)元熙院士說(shuō)。
材料、器件和設(shè)備仍是短板
“最大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，就是對(duì)氚的操作從克量級(jí)跨越式上升到公斤量級(jí)。”中國(guó)工程物理研究院研究員蒙大橋在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)。
蒙大橋解釋，未來(lái)ITER開始運(yùn)行后，氘氚等離子體將會(huì)在溫度高達(dá)1億攝氏度的反應(yīng)器中燃燒。要保證這個(gè)“人造太陽(yáng)”不熄火，需要大約3公斤的氚在復(fù)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(dāng)于萬(wàn)分之一克）為單位。
“同時(shí)處理這么多的氚，會(huì)涉及眾多科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。”蒙大橋說(shuō)，比如需要提高對(duì)氚的處理效率，因?yàn)樘幚砺馕吨苈分袑舾嗟碾?。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(duì)涉氚材料和設(shè)備提出極其苛刻的要求。
彭先覺介紹，目前我國(guó)氚科學(xué)技術(shù)雖在某些方面取得可喜進(jìn)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(jí)氚操作的工程可行性驗(yàn)證試驗(yàn)。而且由于基礎(chǔ)薄弱，國(guó)內(nèi)涉氚材料、器件和設(shè)備的研發(fā)能力仍是短板。
“中國(guó)應(yīng)以ITER的建設(shè)和CFETR的規(guī)劃作為重大工程牽引，帶動(dòng)氚的處理工藝，涉氚材料和設(shè)備，氚的分析、測(cè)量和監(jiān)測(cè)等一系列氚科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?！泵纱髽蛘f(shuō)，與此同時(shí)還可以圍繞氚的排放、氚的安全操作等制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)工程物理研究院材料研究所所長(zhǎng)羅文華研究員也呼吁，國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所、高校和企業(yè)應(yīng)廣泛聯(lián)合，進(jìn)一步對(duì)聚變堆氘氚燃料循環(huán)所涉及的技術(shù)和工程問(wèn)題開展系統(tǒng)、深入、全面的研究，以支撐我國(guó)聚變能的跨越式發(fā)展。
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