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从一线看中国经济行稳致远全球最大人造太阳,核心部件取得重大进

  (央视财经《经济半小时》)近期,中核集团核工业西南物理研究院传出消息,全球最大的人造太阳,国际热核聚变实验堆(ITER)增强热负荷第一壁完成首件制造,并且具备了批量制造条件。这次最新突破的关键部件第一壁,实际上是人造太阳的防火墙,可以直接面对燃烧的上亿摄氏度等离子体。
  一米距离,温度从一亿摄氏度到269
  人造太阳,简言之就是在地球上造一个装置,模拟太阳发光发热释放能量,从而解决人类所面临的能源问题。人造太阳一般指国际热核聚变实验堆计划。
  探索开发聚变能源的国际热核聚变实验堆(ITER),由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国7方共同参与建造,被誉为全世界最大的人造太阳。目前,ITER正在法国南部按计划推进,预计2025年完成。
  聚变能源一直被认为是人类的终极能源梦想。就在2022年11月22日,中核集团核工业西南物理研究院传出消息:全球最大人造太阳核心部件国际热核聚变实验堆(ITER)增强热负荷第一壁完成首件制造,并具备了批量制造条件。
  这是我国在可控核聚变领域的巨大突破,标志着中国全面突破ITER增强热负荷第一壁关键技术,实现该项核心科技持续领跑,有力提升了我国在该领域的话语权。
  ITER增强热负荷第一壁,简称第一壁。它直接面对真空壁等离子体堆芯的1亿摄氏度高温,是ITER装置最关键的堆芯部件,也是核聚变堆建设的关键技术。
  中核集团核工业西南物理研究院工程技术领域首席专家、ITER增强热负荷第一壁团队负责人谌继明告诉记者,太阳表面温度约6000,一亿摄氏度就相当于16666个太阳累计燃烧的温度。
  从真空壁堆芯一亿摄氏度的高温等离子,快速下降到外面包层269,中间只间隔1米多。目前,世界上还没有一种物质能承受上亿摄氏度的高温。
  无法忍受高温,那就主动降温。冷却水巧妙地解决了材料抗高温的问题,然而第一壁的制造加工安装也充满着挑战。
  增强热负荷的手指部件,简称手指,是第一壁中最关键、最核心的零部件,制作难度不小。部件中铜和不锈钢连接部位的贴合度间隙误差需要打着手电光,从逆光角度才能看得见。
  而手指部件的铜表面特殊加工更是要求误差率要小于0。01毫米。
  手指部件有三层,下面一层是不锈钢、中间是铜,上面一层是金属铍。四川雅安的一家配套企业,用自己的独门绝技,把这三种不同特性的金属材料紧密地贴合在一起。
  中核集团核工业西南物理研究院助理研究员周毅
  在十几家配套企业的共同研发努力下,手指部件在2022年3月完成了加工制造。此后经过8次模拟高热负荷测试,每次持续一周,在10月顺利通关。
  就在谌继明科研团队在手指部件取得重要突破时,他的同事,李鹏远的科研团队也有了新的进展。李鹏远团队负责ITER增强热负荷第一壁外侧,也就是真空壁外面的包层磁体支撑的研发。
  中核集团核工业西南物理研究院研究员李鹏远
  与手指的加工制造类似,第一壁的磁体支撑同样离不开众多配套企业。因为是核能产品,加工要求零容忍、零缺陷。因此技术人员在实际加工前,要先借助计算机软件,做数控程序处理。即便有计算机帮忙,这个过程的难度依然不小。
  像太阳那样利用核聚变获得源源不断的清洁能源供应,是人类长久以来的梦想。在这条研发的道路上,它可能是4年、5年,甚至更长时间坐科研冷板凳的寂寞孤独,可能是无数日夜的重复,也可能是一次又一次测试的失败。
  人造太阳的每一项技术都需要反复测试。近乎苛刻的要求使得相关科技研发快速迭代,并不断应用到民用制造业。李鹏远团队最近研制的高温超导导体,就是其中的一个代表。
  不仅如此,参与人造太阳部件制造的加工配套企业也在快速发展。
  癌症治疗有望用上国产核技术
  钴60、碳14、钇90是三种同位素原料,它们与核反应堆发生反应后,就成为带放射性的医用同位素。同位素钴60,主要用于伽马射线治疗肿瘤疾病。2009年,我国已实现钴60国产化。
  同位素碳14原料,主要用于检测幽门螺旋杆菌,目前主要依靠进口。钇90同位素原料,可以用于癌症的放射性治疗,目前基本依靠国外进口。
  国际上使用钇90同位素的体内放射治疗已经有二十多年,我国最近几年才开始起步。浙江省肿瘤医院是我国钇90放射治疗的临床研究单位之一。这种放射治疗适用于一些肿瘤较大,不适宜做手术或化疗的癌症患者。
  不过,钇90用来进行放射治疗,价格十分昂贵。这背后,是我国一直无法实现自主生产钇90同位素的现实。而眼下,这一情况正在发生改变。
  2022年10月28日,我国最大同位素生产基地在浙江海盐正式开工建设。预计2025年3月建成投产,这将有效解决国内同位素产品严重依赖进口的问题。
  钇90实现国产化,背后离不开秦山核电的努力。以国产钇90同位素原料为例,这第一关,就是要研制生产出特殊的玻璃微球。
  浙江颐核医疗科技有限公司研发部工程师徐忠平
  微球制造完成后,管道的生产同样不可或缺。位于浙江湖州吴兴区的一家配套厂,建有世界先进水平的无缝管生产线和焊接管生产线。装同位素原料的靶件管道,就是在这里制造加工的。
  符合要求的管道做好后,装入同位素原料,就成了靶件,靶件随后进入秦山核电站核反应堆厂房。
  装有同位素原料的靶件,在核反应堆里面放置两年,充分吸收反应堆裂变产生的中子带有放射性后,再借助专门的屏蔽运输容器,通过远程操作,从核反应堆里提取出来,吊运到乏燃料水池,进行降温和辐射屏蔽。
  为了便于以后的运输,随后,这个3米多长,带有高放射性的靶件被拆成20厘米一段的长度,再放入一个专用的容器里面,等待进一步加工。
  医用同位素是核医学发展的基础与核心。目前,医用同位素关键产品国产化的研发还在不断进行,未来将给更多癌症患者带去希望。
  转载请注明央视财经

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