實(shí)習(xí)記者 | 蔣習(xí)
在核聚變標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，中國(guó)率先邁出一大步。
3月8日，中核集團(tuán)官微消息稱(chēng)，3月6日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《反應(yīng)堆技術(shù)-核聚變反應(yīng)堆一核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法》(標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為ISO 4233: 2023)正式發(fā)布。
該標(biāo)準(zhǔn)由中核集團(tuán)統(tǒng)籌組織，核工業(yè)西南物理研究院主導(dǎo)編制，中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所參與編制。
這一標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)首項(xiàng)核聚變領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）發(fā)布的全球首項(xiàng)核聚變領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這提升了中國(guó)在國(guó)際核聚變領(lǐng)域的影響力，填補(bǔ)了ISO核聚變領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白。
ISO標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程大致可分為六個(gè)階段，即提案階段、準(zhǔn)備階段、技術(shù)委員會(huì)階段、詢(xún)問(wèn)階段、批準(zhǔn)階段和出版階段。出版階段即對(duì)外正式發(fā)布。
核聚變被認(rèn)為是解決人類(lèi)能源需求的終極方案。與目前廣泛應(yīng)用的核裂變相比，核聚變不產(chǎn)生核廢料、輻射少、不產(chǎn)生有害及溫室氣體，更為清潔、高效和安全。
實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的難點(diǎn)包括如何實(shí)現(xiàn)上億度點(diǎn)火和穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間約束控制。目前全球正在研究的可控核聚變技術(shù)路線(xiàn)，主要包括磁約束和激光慣性約束等。
慣性約束需要用超大功率激光器產(chǎn)生激光束，射向一個(gè)含氘氚的氫球形靶丸上使其崩潰，并產(chǎn)生1億攝氏度左右的高溫，從而觸發(fā)氫原子聚變，釋放大量能量。
磁約束聚變需要利用強(qiáng)大磁場(chǎng)約束氘氚等離子體，在高溫高壓下發(fā)生原子核互相聚合作用，實(shí)現(xiàn)可控核聚變，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場(chǎng)箍縮及磁鏡等。
其中，托卡馬克（Tokamak）裝置是主攻方向之一。這是一種環(huán)形容器，用磁場(chǎng)形成一個(gè)“磁籠”將等離子體束縛住，創(chuàng)造氘、氚實(shí)現(xiàn)聚變的環(huán)境和超高溫，實(shí)現(xiàn)受控核聚變。
核聚變裝置運(yùn)行時(shí)，真空室內(nèi)涉核部件會(huì)面對(duì)一億攝氏度以上高溫等離子體和聚變強(qiáng)中子輻照，對(duì)承壓部件的真空密封性能有極高要求。
熱氦檢漏則是檢驗(yàn)聚變堆真空室內(nèi)部件（即堆芯部件）真空密封性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是有效保障聚變堆安全穩(wěn)定的運(yùn)行最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
中核集團(tuán)稱(chēng)，核工業(yè)西南物理研究院率先研發(fā)了熱氦檢漏方法，建成中大型熱氦檢漏設(shè)備，制定了核聚變相關(guān)專(zhuān)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并上升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其核心指標(biāo)滿(mǎn)足國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的嚴(yán)格要求，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
ITER是全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一。2006年，中國(guó)、歐盟、美國(guó)、俄羅斯、日本、韓國(guó)和印度共同簽署了ITER項(xiàng)目啟動(dòng)協(xié)定。2008年，中國(guó)全面開(kāi)展ITER計(jì)劃工作，承擔(dān)了其中約10%的研發(fā)制造任務(wù)。
核聚變是中國(guó)核能發(fā)展實(shí)施“熱堆-快堆-聚變堆”三步走戰(zhàn)略的最終一步。目前，中國(guó)磁約束核聚變技術(shù)的研究已處于世界前列。
中國(guó)從上世紀(jì)60年代開(kāi)始研究可控核聚變，主要依托于隸屬中核集團(tuán)的核工業(yè)西南物理研究院、隸屬于中國(guó)科學(xué)院的合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所等。
1983年，核工業(yè)西南物理研究院建成了中國(guó)環(huán)流器一號(hào)(HL-1)，標(biāo)志著中國(guó)核聚變研究從理論進(jìn)入試驗(yàn)階段。
2006年，中國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的全球第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克EAST核聚變實(shí)驗(yàn)裝置成功完成首次工程調(diào)試，并于2007年3月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，之后實(shí)現(xiàn)多次放電。這一裝置由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研發(fā)。
2022年5月28日，EAST創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行。這將此前創(chuàng)造的1億攝氏度20秒原紀(jì)錄延長(zhǎng)了5倍。
2020年12月4日，由核工業(yè)西南物理研究院自主設(shè)計(jì)、建造的新一代“人造太陽(yáng)”裝置（HL-2M）建成。HL-2M即中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置，為目前中國(guó)最大、參數(shù)最高的托卡馬克裝置。
2022年10月20日，HL-2M取得了突破性進(jìn)展——等離子體電流突破100萬(wàn)安培（1兆安），創(chuàng)造了中國(guó)可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄，標(biāo)志著中國(guó)核聚變研發(fā)距離聚變點(diǎn)火邁進(jìn)了重要一步，躋身國(guó)際第一方陣。