2020年7月28日,外媒报道称,当今世界上最大的核反应堆终于可以开始组装了。

据悉,该反应堆的基座已由国际热核聚变实验堆计划及其成员国成功完成组装。在筹备数十年后,而今,这个世界上最大的核反应堆总算可以启动组装程序,让人类即将拥有第一个“人造太阳”。

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报道称,这个庞大的核聚变反应堆由数百万个独立部件组成,最终将形成世界上最大的托卡马克。

这是一个等离子反应堆,在那里极热的带电等离子为原子聚变和释放大量能量创造了必要条件。而该组装过程较为漫长,可能将持续5年。也就是说,到2025年时,该核反应堆能才能执行等离子体演示,成为“人造太阳”。

虽然国际热核聚变实验堆计划是世界上屈指可数的少数正在发展的非常昂贵的“微型太阳”之一,但由于有多达七个国家来共同打造分担高昂的成本,这个项目无疑是核聚变项目中的领头羊。

可以说,能开始组装,是该计划的一个里程碑事件。在此之前,国际热核聚变实验反应堆计划的合作伙伴和世界各地的承包商已经花费了数年时间进行组装,从开始制造数百万个部件到今年早些时候组装和安装反应堆基地。许多部件必须在其母国制造和部分组装,才能运输到基地并最终确定。

因此,“组装阶段”的里程碑更像是一个“突破性”的仪式,标志着经过35年的集思广益、规划和前期生产,这个一直在进行着巨大的计划,最终将开始以物理形式聚集在一起。该核反应堆的一切都是特别设计的,包括它将位于法国普罗旺斯的建筑,以及从最近的水域通往那里的道路。

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据该计划项目组表示,得到2025年,该反应堆的所有核心部件才能完成完整和集成,并准备制造第一个等离子体。2019年11月,为纪念美苏日内瓦峰会40周年,该反应堆将开始为期一个月的加热过程,加热温度高达1.5亿摄氏度,由三个加热元件提供的总功率为50兆瓦,足以供大约1万个家庭使用。这将使这个环形反应堆中的等离子体温度达到太阳温度的10倍,从而在短暂的爆发中产生高达500兆瓦的能量。

这些反应是在低温恒温器中进行的。低温恒温器是容纳整个反应堆的容器,被安装在反应堆基座上,其功能就是把让反应堆里的组件保持在极冷的温度环境中。反应器内部旋转的等离子环线通过磁场以“非接触”方式包含在其中,但是其周围的所有物体都必须经过温度屏蔽和冷却,以确保平稳安全地运行。

其中,包括结构磁铁,这些磁铁保持在极低的低温下-仅比绝对零高几度。在反应堆内旋转的等离子体环绕金属丝线圈由磁场以一种“无接触”的方式控制,但是其周围的所有物体都必须经过温度屏蔽和冷却,以确保平稳安全地运行。其中包括结构磁铁,这些磁铁需保持在极低的低温下,如仅比零高几度。

和传统的核裂变电站一样,反应堆是用水来冷却的,但也配满了不断补充的热护罩和多余的冷却材料,以便在任何时候持续地将热量传递出去。这一切听起来可能很不寻常,但该项目真正的科学奇迹是等离子体室。

在反应堆内部,等离子体由环绕金属丝线圈制成的超导电磁体保持流动。螺线管位于真空室内,有小型校正器和由超导体制成的附件版主确保等离子体在环绕金属丝线圈流动而不会破裂。

对于“人造太阳”来说,使它们升至温度和等离子运行的能源成本很高,这意味着“中断”,即任何等离子体泄漏并可能损坏屏蔽体的事件,都是一个巨大的挫折。

为重达23000吨的“人造太阳”制造零部件的成员国正在规划和设计这些零部件,包括适应在制造如此大规模高风险反应时的更大复杂性。

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据该项目的预期,他们将在2025年12月首次启动这个世界上最大的核反应堆,届时第一次等离子反应可能只持续几毫秒,但也能表明完全集成的反应堆已经准备好运行。

在那之后,该反应堆还将耗时进行微调,并在2030年达到完全产生等离子体的目标。

来源:世界先进制造技术论坛