世界上最大的核聚变装置——国际热核聚变实验反应堆_ITER
历经十四年筹备，世界上最大的核聚变装置——国际热核聚变实验反应堆（ITER）在法国南部正式开始组装工作，意味着人类距离实现可控核聚变又近了一步 。该项目由 35 个国家合作完成，中国提供了磁体馈线、极向场线圈等重要部件 。
可控核聚变被称为“人造太阳”，能用极少量的清洁燃料产生大量能量，被视为解决能源和气候问题的理想方案 。接下来，ITER 计划用 4.5 年完成安装，到 2025 年进行第一次等离子体放电，最终验证核聚变商业化应用的可行性 。
文章插图
磁体供能转换厂房示意图，中国提供了其中 14 个变流器 。图片来源：https://www.iter.org/newsline/-/2779
ITER 中心组织负责整合来自世界各地的组件来组装 ITER，包括托卡马克本身的组装以及支持系统的并行安装，支持系统包括射频加热、燃料循环、低温、冷却水、真空、控制和高压电气系统 。
主要组装活动将在托卡马克大楼进行，ITER 设备将安装在部分嵌入的混凝土生物防护罩中 。在装配阶段，这座建筑将保持洁净和恒温，以避免最大型的部件出现哪怕最轻微的变形 。组装、支撑和定位托卡马克组件将用到超过 150 个专用工具，其中一些重达 800 吨 。
环形托卡马克将分为 9 个子组件，在邻近的装配大厅内进行预装配 。每一个子组件的弧度为 40 度，其中包含一块环形真空容器组件、一个保护性的镀银隔热罩和两个环形磁场线圈 。
托卡马克主要部件的尺寸、重量、微小的公差、制造商的多样性以及紧凑的日程安排，使得 ITER 成为一个巨大的工程和物流挑战 。组装 ITER 设备将花费 4.5 年的时间 。
核聚变反应堆的工作过程
虽然数百个托卡马克已经被建造，但 ITER 项目中的托卡马克将是第一个实现“燃烧”，或者说自加热等离子体的装置 。在核聚变反应中，微小的质量可以转化为巨大的能量，主要反应过程如下：
1. 几克氘和氚气体被注入一个巨大的、甜甜圈形状的反应室，即托卡马克；
2. 加热气体，直到它变成云状的电离等离子体；
3. 总重量达一万吨的超导磁体制造并控制电离等离子体；
4. 当等离子体达到 1.5 亿摄氏度，就会发生核聚变，这一温度达到太阳核心温度的 10 倍；
5. 核聚变产生的超高能中子逃逸出磁笼，以热的形式传递能量；
6. 在托卡马克水冷壁内循环的水可以吸收逸出的热量并产生蒸汽，在商业反应堆里，这一过程带动蒸汽涡轮机发电 。
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