【香港商報網訊】日前,國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃重大工程安裝啟動儀式在法國舉行。該項目磁體饋線、極向場線圈及電源系統等重要部件由中國提供。其中,ITER極向場電源控制系統中核心層部分,合肥高新區天使基金投資企業中科海奧參與了研製。
據悉,國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃是當今世界規模最大、影響最深遠的國際大科學工程,中國於2006年正式簽約加入該計劃。
該項目由 35 個國家合作完成,集成了當今國際上受控磁約束核聚變的主要科學和技術成果,是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步。
從東方超環到國際熱核聚變實驗堆
早在2017年,中科海奧就憑藉着核聚變堆高功率電源配套技術,斬獲了安徽省「創響中國大賽」新能源組的一等獎。
中科海奧負責人陳滋健介紹說,「海奧」就是「海水發電的奧秘」,因為海水中存大量的氘和氚,是核聚變的基本原料。
這家源自科學島的企業,一直在為核聚變裝置提供高功率電源與控制系統,主要客戶包括中國科學院、中國工程物理研究院等。
「例如東方超環EAST大科學工程,也就是我們常說的,科學島上的人造小太陽」,陳滋健舉了一個例子。
東方超環EAST是由等離子體所自主設計、研製並擁有完全知識產權的磁約束核聚變實驗裝置,是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,也是我國第四代核聚變實驗裝置,中科海奧參與了EAST相關配套電源的研製,並提供了部分電源設備。
極向場電源控制系統 「拴住」這顆人造太陽
核聚變產生能量的原理與太陽發光發熱相似。在地球上以探索清潔能源為目的的可控核聚變研究裝置,又被稱為「人造太陽」。
太陽源源不斷穩定地進行核聚變,靠的是其自身強大的重力場約束。如果重力不夠,太陽就會膨脹,「流浪地球」就會上演。而在地球上打造「人造太陽」,重力場遠遠不夠,必須通過磁場進行約束。
因此,極向場線圈是磁約束核聚變的核心部件。極向場線圈由全超導體構成,極向場電源系統則是為極向場超導磁體線圈供電的重要子系統。
與EAST相比,ITER作為國際項目,體量更大,更具挑戰。中科海奧參與研製的是ITER極向場電源控制系統中核心層部分,即與功率半導體最為緊密的部分一一晶閘管驅動系統。
「我們採用高階諧波抑制同步技術確保高控制精度;採用高速DSP和FPGA作為全數字多通道脈衝形成及移相器確保高分辯率;採用光纖分路驅動確保高穩定性可靠性和一致性;採用實時作業系統確保電源系統高響應速度。」
陳滋健介紹,憑藉在EAST托卡馬克裝置上多年的技術積累,中科海奧團隊一一攻克難題,研發產品以優異的性能指標通過國際評估,讓「中國設計」和「中國製造」應用於ITER國際大科學工程項目。
未來:中國將打造自己的聚變工程實驗堆
目前,中國也已提出了建造「中國聚變工程實驗堆(CFETR)」的計劃。主要填補ITER和未來商業化運行的聚變堆之間的科學技術差距,實現連續大規模聚變能安全、穩定的工程可行性。CFETR計劃第一階段就是「聚變堆主機關鍵系統綜合研究」,主要是CFTER超導磁體等關鍵系統前期研討。
中科海奧在高新區成立了全資子公司「安徽中科海奧核能科技有限公司」參與其中。陳滋健表示,核聚變具有許多其它能源都無可比擬的突出優點,中科海奧將全力以赴,在磁約束受控核聚變工程技術方面研發突破,為解決人類未來戰略新能源貢獻力量。(張彥君 柏永)