万元熙（万元熙核聚变）

今天给各位分享万元熙的知识，其中也会对万元熙核聚变进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

什么是核元素

核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

同一种同位素的核性质不同的原子核，它们的质子数相同而中子数不同，结构方式不同，因而表现出不同的核性质。

核素概念最初是为了确切描述元素的原子量而引入的。最初的化学原子概念是元素原子，即同一种元素对应有同一种原子，因此某种元素的原子量被规定为该元素原子的相对质量。

核素与核素的符号；原子序数、质量数、中子数三者之间的关系：

具有一定核电荷数和质量数，并且具有同一能态的一种原子核或原子，称为一种核素。

核素常用符号AZX 表示，其中X是元素符号，Z是原子序数，A是质量数，A-Z=N，N是该核素中的中子数。由于元素符号X已经确定了它的原子序数，因此，通常核素也可简记为AX。

中国科学院等离子体物理研究所的历任领导

中国科学院等离子体物理研究所历届所领导组 *** 员

2005年-2009年期间的所领导：（2005年3月16日-2009年8月18日）

所长：李建刚

副所长：万宝年、武松涛、傅鹏

党委书记：匡光力　张晓东

2000－2005年期间的所领导：（2000年5月26日-2005年3月16日）

所长：王绍虎

副所长：虞清泉、李建刚、匡光力、孙世洪

党委书记：王绍虎

党委副书记：匡光力

1995－2000年期间的所领导：（1995年12月29日起任期四年）

所 长：万元熙

副所长：翁佩德、谢纪康、任兆杏

党委书记：王绍虎

党委副书记：孙世洪

1991年－1995年的所领导：（1991年1月26日－1995年12月29日）

所长：霍裕平

副所长：万元熙、王绍虎（兼）、翁佩德、邱励俭（任期至1993年12月8日止）、胡懋廉（任期至1993年12月8日止）、谢纪康（1993年12月8日起任期至届满）、任兆杏（1993年12月8日起任期至届满）

党委副书记：王绍虎 （1990年12月21日-1991年7月17日）

党委书记：王绍虎 （1991年7月17日-1996年7月18日）

1986年－1991年期间的所领导：（1986年10月15日起任期三年）

所长：霍裕平

副所长：邱励俭、万元熙、唐功先、王绍虎（1987年12月26日起任期至届满）

党委副书记：邵世举 （1984年4月27日-1989年12月）、王绍虎（1987年1月4日-1990年12月21日）

1981年-1985年期间的所领导

副所长：霍裕平（1981年10月21日任命）

所长：霍裕平（1983年10月21日起任期三年）

副所长：唐功先 （1984年2月22日至1986年10月15日）

邱励俭（1984年10月4日至1986年10月15日）

万元熙（1985年12月3日至1986年10月15日）

党委书记：刘曙 （1981年11月16日-1982年5月9日）

党委副书记：邵世举 （1981年11月16日-1984年2月27日）

1978年－1981年期间所领导

1978年5月11日任命的所负责人：李吉士、陈春先

1979年7月7日任命的所领导：

副所长：

李吉士（1979年7月7日－1981年5月15日）

李凤楼（1979年7月7日－1989年7月28日）

陈春先（1979年7月7日－1981年11月16日）

邱励俭（1979年7月7日－1984年19月4目）

王宇（1979年7月7日－1979年7月31日）

姚民军（1979年7月7日－1981年1月19日）

党委书记：施炳智 （1978年7月1日-1980年12月12日）

党委副书记：邵世举 （1981年3月24日-1981年11月16日）

EAST的EAST科研团队

[科学时报 郑千里 报道]继2006年9月首次成功放电后，我国“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置（EAST）1月14日23时01分至15日1时连续放电4次，单次时间长约50毫秒，从而标志着第二轮物理实验的开始。 本报记者 保婷婷/摄

聚变曙光耀东方

一位长者，清癯，精瘦。然而，他的言辞却让人感受到其中的睿智与分量。2007年3月1日，为超导托卡马克核聚变实验装置EAST在合肥进行国家工程竣工验收的就是这位长者万元熙。他代表EAST工程指挥部作了报告：与国外同类装置相比，我们已建成的装置使用资金最少、建设速度最快、自主创新最多。完全可以乐观地预见，EAST的成功建造和运行，将为中国磁约束核聚变研究的下一步计划奠定物理、工程技术和人才队伍的坚实基础！

“未来高效聚变堆必须稳态运行，因此实现托卡马克稳态运行的工程和物理问题成为托卡马克的前沿研究领域；全超导托卡马克是实现稳态运行最必要的工程技术基础之一；世界上还没有全超导托卡马克；我们及时向国家提出了建造先进全超导托卡马克计划。” 万元熙追溯。

他的报告获得热烈的掌声。莅临的国家发改委副主任张晓强称EAST的建设成功，“是向和平利用聚变能迈出的重要一步，也是中国科技工作者对世界科技发展作出的重要贡献！”

“十年磨剑终成器，聚变曙光耀东方”，中国科学院常务副院长 *** 在致词里，更是言简意赅地作了点题。

太阳发出的能量来自氢原子核。氢原子核相互作用，发生核聚变，释放出光和热。如果发明一种装置，它不仅能承受上亿摄氏度的高温，还能控制氘和氚聚变稳定持续输出能量，无异于发明“人造太阳”，为人类提供无限清洁的能源。受控热核聚变反应的途径之一，就是制造托卡马克磁容器。科学家在该装置上研究发现，可以把氘氚的聚变燃料加热到几亿摄氏度的高温区，然后发生大量聚变反应。

“称我们的EAST是人造太阳，可能会造成公众的曲解。EAST进行的与未来聚变堆相关的工程和物理问题的探索性实验研究，是要为未来稳态、安全、高效先进聚变堆的物理和工程技术基础作贡献，但要建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而实现商业化发电，那大约是50年后的事。”万元熙实事求是地解释。

EAST是英文Experimental Advanced Superconducting Tokamak（实验的、先进的超导托卡马克）的缩写，原意“东方”。它从1998年国家批准立项到今天通过验收，如吸收天地山川之精华，今天才喷薄于东方的地平线。中科院等离子体物理研究所的团队通过10年顽强拼搏，正在托起和明天一样辉煌的太阳。

万元熙：老骥引领“新潮流”

虽然年龄68，万元熙心态依然年轻，“我提出很多大胆的改革思路，年轻人说我不像是位老同志。我引领‘新潮流’，是所里第一个贷款买车的。”

天柱山，“自己开车想上哪就上哪，多自由、多潇洒呀！”

早年所里分房，万元熙废除了领导加分的老规定，根据所里未来的发展需求，把全所人员分成不同的群组，按其对所里的贡献打分，谁分数高谁就优先挑选房子，“群众有自己辨别是非的能力，比如李建刚所长当时还只是个小年轻，打分下来他排队很靠前，自然就分到了房子，现在也确实证明了他是研究所的中坚力量”。

万元熙认为骨干队伍的稳定和凝聚牵一发而动全身，要靠感情动人、待遇留人、事业凝人。“1995年，所里遴选出15位大家公认的学科和技术带头人，给他们每人发一张银行卡，每个月打进1000元钱。当时研究所经济拮据，造成一些人才因囊中羞涩而流失，我们采取这一措施是痛下决心。一些骨干拿到这1000元钱，说这样要‘玩命’时在老婆孩子面前也硬气了。”

和谐社会，应该人尽其才，才得其酬。“既然我是所长，就得对决策承担责任。关键岗位上的熟练技工收入能否比研究员还高？关键要看他对研究所发展的贡献。谁要吊儿郎当我也会拍桌子，当然事后我也会道歉。‘上山下乡’那年月我啥苦头没吃过？我与任何人都可以很好地沟通。”

“理论物理讲究做事出发点不能错，工程要为物理研究服务，不要本末倒置，因强调工程的难度而影响实验。所有工作都要落到实处，二级项、 *** 项，谈得再漂亮也不行，先跟我谈零级项。一定要先判断出最清晰的需求。”听万元熙这么“强硬”的口气，谁能相信他是胃切除4/5，至今还留有心肌梗塞病灶的人？

“很多决策包含着风险，如果硬要给我上纲上线，可能我就犯错误了，若不给我上纲上线，人家就说我英明决策。” 万元熙笑曰。

早在20多年前，万元熙就参加过托卡马克的国际会议，“以前我们与发达国家有很大差距，出国口袋里没有一点钱，根本谈不上社交”。

2006年10月在成都举行的国际聚变能会议，万元熙作了开幕式上的第一个报告，题为Overview of Progress of EAST Project and Future Plan。按过去的惯例，这一般都是由世界上更先进的聚变研究所作报告。报告结束后大家热烈提问，第二个提问的是美国教授Goldstone，他过去参加国际大会都会坐在第一排，都会提出非常尖锐的问题，但他这次却站了起来说：“我建议我们全体起立，为中国的EAST热烈鼓掌祝贺！”

在国际聚变能的类似大会上，以前还没有发生过700多位与会代表一起，为某项科研成就的取得热烈鼓掌，这次大家却为EAST的成就共同鼓掌充分说明，我国科学家已成为该研究领域的VIP。

过去托卡马克装置多半是圆截面，但后来理论证明非圆截面的效果更好。万元熙生平作的“最冒险”决定，就是要做全超导、非圆截面托卡马克。“我的冒险有理论根据。一是世界上已经有模型线圈作了相关实验，证明托卡马克可以承受一定量的快速磁通变化；二是物理上也有其他可采用的办法，能够用来降低超导托卡马克对其快速磁通变化的要求。就像是走路，如果前头是一面墙，人肯定穿越不过，但即使前面只有一条小路，人也能够通过，如果这面墙是纸糊的，人就很容易穿越。”

武松涛：阳光十足地“修行”

武松涛是等离子体所副所长，EAST的装置主机负责人。“我1983年华中工学院毕业，专业是光学工程，如果始终停留在原有专业就走不到今天。大学只能是‘师傅引进门’，工作上‘修行’的道路更漫长，要在等离子体所干好就必须懂得聚变，到处找这方面的书自学。”

武松涛找到一本《受控热核聚变实验装置概论》。油印讲义因年代久远已卷边发毛，但扉页上“中国科学技术大学四系”“一九七九年十二月”字样尚清晰可辨，“不记得当时是向谁借的，它只有上本没有下本，我得到后如获至宝，通宵达旦地看了好几遍。”

武松涛参与聚变实验装置建设是在1990年。他写的《HT-7主机改造工程的组织、协调与管理》发表在《科研管理》上。HT-7装置建造成功后又及时提出建造超导托卡马克EAST装置。“中科院希望能有年轻的科研人员参与项目，所领导到院里汇报工作有年轻人他们就高兴，如果只是所领导自己，院领导就苦脸相对。我介入装置总体设计，跟着霍裕平、万元熙、翁佩德几位老领导跑，他们都比我大20岁左右。我参加了院里及国家组织的几十次项目方案论证，我作总体方案这部分报告。有关部委领导看了HT-7U（EAST原名）都说，项目本身不错，但工程要持续那么久能否做到后续有人？大科学工程给了我成长的机会，我感谢老同志对我的信任和培养。”

武松涛一步一个脚印走了过来。“我们脑子里已逐渐把装置各个关键部件的结构清晰化，从1998年到2001年，我们每年出一本装置设计的文集，既作为文献把工作记录下来，也给大家增加点压力，思考未来的发展战略。文集的序言都是我自己写。”

听说用2000万美元就要建造全超导核聚变装置，国外没人相信，国内质疑的声音也不绝于耳。每次方案汇报和论证都像是舌战群儒，就是在这样的不断磨砺中，武松涛得到了锻炼成长。

武松涛巧妙地借助国际合作平台，为承担EAST接着搞“热身”。为合作伙伴美国得克萨斯大学核聚变研究中心设计制造新型等离子体物理实验装置，他带领五人的一个小组，前后用了两年时间，圆满完成了经费125万美元的合作项目。“这是我国首次以技术方式向发达国家输出托卡马克聚变系统。美国能源部对这一成功合作也很满意，称它是中美核聚变合作的新型的方式。它也是迄今为止中美聚变界最大的国际合作项目，对提高我们的自信心起到很大作用。”

2002年12月，武松涛因为一天到晚不停地工作，突然嗓子疼得厉害，几天之后干脆成了“哑巴”，医生诊断患了急性扁桃体炎，要他立即住院动手术。那时EAST正处于建设的关键期，他除了到 *** 打点滴，每天照常上班。无可奈何的医生只好在他病历上作了“病人拒绝住院”的记录。

“这在我们团队根本算不了什么。‘保证星期六不休息，星期天休息不保证’是我们不成文的作息守则。”武松涛说，“平时我总给人很阳光的感觉，但记得EAST立项一年多时，有一次我召集每周一次的全体例会，因为项目推进得很慢而带来压力，我忍不住说：如果项目延缓进度或者出了差错，我们不但愧对前辈，也愧对国家！当时我不由自主地哽咽了。大家好几分钟不说话，都感到我的动情之处，会后对我说，他们能体会我的压力，大家会同舟共济。”

2006年9月28日，EAST首次成功获得高温等离子体放电向媒体开放，李建刚所长找了武松涛一下午，想把他推向“前台”接受采访，但武松涛却如同“蒸发”了一般，“我在办公室，把衣服叠作枕头就躺在沙发上睡着了。从吃午饭后一直睡到傍晚。我将手机关掉，哪里也不想去”。

“大学同学毕业后曾聚会过两次，他们大多都已改行，其中经商的居多，目前还在搞科研的除我之外可能仅有一位同学。同学聚会问我怎么搞到聚变工程上来，还调侃说我是最有可能当院士的人。”武松涛笑了笑说：“众所周知，大科学装置的建造周期一般都很长，如果一个人耐不住寂寞，干不了那么长时间，就像跑马拉松运动员没有毅力似的，中途就会自行被淘汰出局。”

潘皖江：关乎“大脑毛细血管”

在EAST团队中，潘皖江主要负责装置绝缘结构的设计以及绝缘子的研制。

武松涛等早年在外国参观过托卡马克的绝缘子，但外国根本不愿意透露研制技术，每个绝缘子报价高达1400~1600美金，如果EAST需要600个绝缘子，就意味着仅此一项的花费就需要约90万美金。

1997年夏天，由武松涛出面游说，校友潘皖江就被赶上了架。潘皖江1989年华中工学院金属材料及热处理专业毕业，在等离子体所研制中心工作的几年里，也参与过一些绝缘材料的研制。

从俄罗斯T-7上拆卸的绝缘子，陶瓷材料不符合EAST装置的要求，他们想在国内寻找合作伙伴做绝缘材料，但相关单位不是因为工艺不能解决，就是因为经济效益的考虑，都不愿拣超导体绝缘材料这个“烫手的山芋”。当时31岁的潘皖江虽然还缺乏历练，但逼上梁山，只好自己做复合材料。

“高大明老师去国外访问时拿回一个样品，我们把它当宝贝似的，小心翼翼地不敢动，充其量是用X光为其拍照，但后来测试出它是坏的。询问外国的绝缘子价格，不仅贵得吓人，还不让测试性能。”

万元熙打过一个形象的比方，EAST里用的绝缘子就相当于人体大脑的毛细血管，哪怕其中一个毛细血管破裂，人可能就会脑瘫痪。所以，600多个绝缘子都要严格要求质量、严格加以测试。

“绝缘子前后研发了3年，自己做了两年。我们只能自力更生，在实践中摸索着干。”潘皖江轻描淡写地，一句话就带过了10年的历史。

潘皖江原创的“金点子”，是提出“液态树脂低温氦密封电流引线”的办法。

EAST在2006年初第一次调试，所有引线都发现电流引线外漏的情况。问题如不及时解决，可能导致超导磁体损毁，从而导致整个装置失效。万元熙和武松涛认为潘皖江提出的想法很新颖，值得尝试。从下午五点钟开始做，到七点半就出效果，从根本上解决了EAST的真空问题。“其他人可能受所学专业局限，想用强度很高的材料将外头的引线固化住，我是求异思维。”潘皖江还是轻描淡写，“后来开总结大会，万元熙总经理说我的主意不错，应该‘重奖’，给了我1500元的额外奖励。”

EAST第二次调试低温超导出现了内漏，大家又想到了潘皖江。他采用真空管，两天就解决了问题。

在EAST的工作中，潘皖江等人摸索出的一些新工艺、新方法都在申请专利之中，“很多人在跟踪我们的技术。我们研制绝缘子的成功率也很高，对外说我们的成功率达到90%，人家一般不相信，怎么可能那么高呢？我还没好意思跟他们说，我们的成功率甚至高达99%呢！”

高大明：抓质量就是“抠问题”

EAST的主要构成部分是超导磁体，为了节省项目经费，本来已和美国的一个科研机构商谈提供超导或电缆，但因李文和事件的突发使得这一合作可能中断。考虑到苏联因为解体，大加速器项目暂时搁浅，于是合作的指向自然掉转到俄罗斯。主管设计的副总经理翁佩德与俄罗斯联系，对方说仓库里有很多超导股线，但是放置的时间很长了，性能究竟怎么样不好说，但可以便宜点卖。

“柳暗花明又一村”，让大家眼前一亮。时值2001年春节前夕，所里赶紧组织8个人兵分两路，一路由陈灼民带队，一路由高大明带队。

陈灼民等人在尘封的仓库里，除了要把所有超导股线一团一团地全部倒出，还要测试每团线的3R性能。超导丝团和车轮子差不多大，他们足足折腾了三四个月，总算挑出4500多根、20吨参数能匹配的超导股线。最后，高大明坐镇指挥另一路兵马，在电缆研究所将这些超导股线绞缆。运回国内的成型电缆都是600多米长，最终用较少的钱买回了EAST重要的也是合格的材料。

此前，高大明和EAST研究中心主任陈思跃考察俄罗斯电缆所发现，该所虽然生产过800米的铜缆，但仅仅是验证工艺，从来没有连续、满负荷地生产过批量的超导导体。由于穿管导体内部充满液氦才能实现超导，必须对套管焊缝质量提出严格要求。超导导体的钢管焊接需要很好的技术，没有焊透不行，若焊得太透钢管就会鼓出一团，按什么标准来控制呢？高大明来回抠问题，总算得到一些比较关键的技术标准。

2001年8月26日，600米穿管超导导体（CICC）生产线建成，并成功生产出第一根铜缆导体。EAST所有超导磁体需要的导体都由这条生产线生产。从俄罗斯高能所购买的0.85毫米直径的超导股线，按照设计绞制成直径约20毫米的超导电缆，在这条生产线上穿入用特种高强度不锈钢管焊接成的长达600米的套管。

在总工艺师高大明指导下建成的CICC生产线，为EAST的超导磁体绕制、超导磁体实验等奠定了基础。

“严格管理是我们团队的特点。搞大科学工程本身就有很大风险，必须建立严格的质量管理体系。ISO9000标准的核心就是要文件化，实行过程控制，防患于未然。2000年底我们终于建成了EAST的质量管理体系。”高大明说。

高大明1978年从东北第一机械厂调来，“那时正是‘科学的春天’，受我们这个年龄段的人的理想主义教育影响，我就想扎扎实实为国家作贡献。搞大科学工程不像是在居里夫人时代，两三个人在地下室晃一晃化学瓶子，或许就可以搞出成果，我们EAST团队最注重的是团结协作。”高大明介绍说，“现在参加国际ITER计划，因为我们有全过程搞超导托卡马克装置的经验和技术积累，在国际舞台上说话的声音也响亮了。”

“我们的学生在国外，别人问起EAST怎么做，他完全可以应答如流。过去发达国家与我们合作纯粹是为了省点加工费用，现在我们EAST的整套经验对它们有用。”高大明打了个比喻，“这就像一位研究生虽然考试只七八十分，但和一位小学生考试得一百分，水平肯定不在一个档次。”

吴杰峰：施工现场“魂牵梦绕”

在俄罗斯转移的T-7上作物理实验，必须作许多技术改造。如它要多开窗口，才能实现ECRH、离子回旋等辅助加热；要了解等离子体的参数，必须要有相应的诊断窗口、实现抽真空的抽气窗口。总共要开100多个窗口。

吴杰峰1988年7月华中理工大学机械工程系毕业，就被分配到等离子体所的研制中心，他早年当过焊接项目负责人，现为研制中心主任。“真空室窗口原来只有12个，要改造到48个。管道共有3000个接头需要焊接，有一个产生漏焊、虚焊都非常可怕，氦气就可能跑到真空里，使外杜瓦变成大冰块。为把好质量关，我经常要钻进真空室，744毫米的直径，操作的焊工在这狭小的空间里头，无论仰焊、侧焊、横焊，都比较困难。”

超导线圈绕制是全新课题，高大明1998年带着吴杰峰等出国考察线圈绕控，1999年就自主研发出了“替代材料管内电缆导体”，接着绕制出D型线圈。“铠装导体的无张力连绕技术”获得了发明专利，绕线机获得了新型设计专利。

2002年2月做出第一条真正的超导导体，2003年8月做完58根、总共34公里的铠装电缆导体，“我们在现场抓质量和进度，最初40天做成一根导体，后来5天就能做成一根，一是技术操作大家已经熟练，二是批量生产采用了计件式的管理。一年半做完全部58根导体，是目前在国际上做得最多、速度也最快的。”

做EAST的超导磁体非能等闲视之。首先要建特种绕线车间、绝缘子真空压力浸渍车间等。研制中心进行了诸多技术集成和工艺上的探索。超导磁体34公里共3500多个接头，研制中心一次焊接合格率达到98%，超过了一级焊缝的标准。“从确保质量考虑，我们每次焊前都要试焊3次，连刚换了瓶气体也要先试焊3次。”

低温容器的密封度要求高，研制中心采用了内窥镜、渗透、超声等6种检测技术，“容器绝对不能出现泄漏。我们能想到的检测方法基本都采用了，只要一个方法未通过就得重来。因为哪怕一个焊头出问题，就可能陷入和别国的托卡马克一样尴尬的情况：真空上不去，低温下不来” 。

吴杰峰说，“检测出了某些问题，无论是我还是焊接的工人，睡觉都不踏实，可能睡梦中会突然翻身起来，说：哦，问题是不是出在那里！就赶紧披衣从家里跑到现场。”

白红宇：科研路上的感情“流量”

EAST有两个大规模低温超导磁体系统，超导线圈有好几个流体通道，必须通过控制保证其流量的分配。超导磁体要在4.5K下运行，低温制冷系统是冷却超导磁体及保证磁体运行在工作温度不可或缺的子系统。该系统不仅体积庞大，而且工艺技术复杂，“委托国外公司制造不仅时间周期较长，而且报价也相当昂贵，我们只好自己动手做”。白红宇说。

白红宇“自己动手做”做得非常好。“低温流量计先是买了个美国的，发现用它测量数据并不准，我们也自己动手做出来。”

在EAST的低温下传统流量计已经“失灵”，也可以用超声波的办法做，但先前国内没有人做过，谁要做就要有条件去标定它。“因为EAST用的是循环的氦，在这样条件下的流量计用户太少，企业从经济效益考虑认为得不偿失，也就不愿意做。我们自己做出来，不但可以做些对比，还可以标定，做出来非常准确。现也有用户提出要我们为他们做这种低温流量计。”

白红宇1993年西安交大低温工程专业毕业，1997年考上在职研究生后刚上了一年，研究所联系到去德国进修低温超导的机会，就把白红宇作为“马普学者”派去。

正好赶上德国大型超导聚变实验装置的模型线圈测试，“本来我去那里可以专门学习德语，但我想参加装置测试的机会更难得，就放弃了”。“我从德国回来，是把德国的1.2千瓦制冷机经改造后用于EAST，还是自己研发大型制冷系统，大家最初有争议，我认为1.2千瓦的‘小马’拉不了EAST‘大车’，坚持要自己做制冷机。先是做到1.5千瓦，后来做到了2.4千瓦”。

除了要把制冷机做好，还要做好冷却对象，回路设计还要考虑到合理设计液氦流量。白红宇经过对国内外的多方考察，确定膨胀机从国外买；压缩机用国产的；换热器通过国内的招标，从3个生产厂家中寻找更优化的设计和价格。2.4千瓦的制冷系统最终只花了2000万元。

“全部交给国外做肯定要多花钱。现在我们这样做虽然成功了，但当时却冒了很大的风险和压力。特别是去年初对装置的降温实验，毕竟是第一次调试，低温系统涉及到的问题实在太多，大家对装置的性能也不熟悉。好在这一切我们都挺过来了。”

大学刚毕业时，白红宇还未曾听说家乡湖南鼎鼎大名的远大空调，“远大空调是后来才起步并且做普冷的。我们那届低温班的30多位同学毕业，后来真正从事低温的只有几个，很多同学都转到了空调方面。我和同学之间联系不多，一是合肥比较偏僻，二是我天性专注于搞研究，不太擅长交际。虽然北京、上海对人才有很大吸引力，但像EAST这么大的项目，才是适合我搞科研的大平台。我从2000年正式参加，到2006年EAST调试实验成功，我非常庆幸自己有机会参与，而且从头做到尾。”

正是这些献身科学的人们，托起了明天辉煌的太阳！

核聚变发电详细资料大全

核聚变发电是一种利用原子核聚变反应产生热能，然后利用热能发电的技术。它是21世纪正在研究中的重要技术，主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温，让它产生核聚变，然后利用热能。

与核裂变相比,热核聚变不但资源无限易于获得，其安全性也是核裂变反应堆无法与之相比的。热核反应堆如果在事故状态释能增加时，电浆与放电室壁的相互作用强度则增大，由此进人电浆的杂质随之增加。核聚变发电的最终实现还需很长的时间。

基本介绍

中文名 ：核聚变发电 外文名 ：Nuclear fusion power 时间 ：21世纪 技术 ：核聚变 领域 ：能源 学科 ：核工程 介绍,两个条件,极高的温度,充分的约束,比较,优点,缺点,遇到的问题,相关新闻,KSTAR,发展总趋势, 介绍 核聚变，又称核融合、融合反应或聚变反应，是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形式。两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量，两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥，然而两个能量足够高的核迎面相遇，它们就能相当紧密地聚集在一起，以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应，这个反应叫做核聚变。 聚变是轻核（主要是氢的同位素氘和氚）聚合成较重的原子核，同时释放出巨大能量的过程，太阳发光发热和氢弹爆炸就是这样的原理。聚变能的特点是：聚变反应释放出大量的能量（一升海水中的氘通过聚变反应可释放出相当于300升汽油燃烧的能量）；聚变资源丰富（地球上海水中所含的氘，如果用于氘氘聚变反应可供人类用上亿年，而用于产生氚的锂也有比较丰富的储量）；聚变的反应产物是比较稳定的氦。由于其固有的安全性、环境的优越性、燃料资源的丰富性，聚变能被认为是人类最理想的洁净能源之一。 早在上世纪五十年代初人类就实现了聚变核反应，这就是氢弹的爆炸。它是依靠核子弹爆炸时形成的高温高压，使得热核燃料氘氚发生聚变反应，释放巨大的能量，形成强大的破坏力。但是氢弹瞬间的猛烈爆炸是无法控制的。要把聚变时释放出的巨大能量用于社会生产和人类生活，必须对剧烈的聚变核反应加以控制。因而实现受控热核聚变一直是科学家们的梦想。 核聚变反应堆是一种满足核聚变条件从而利用其能量的装置。从目前看实现核聚变有2种方法,一种是使用托卡马克装置实现,托卡马克是一环形装置,通过约束电磁波驱动,创造氛、氖实现聚变的环境和超高温,实现对聚变反应的控制;另一种方式是通过高能雷射的方式实现。第一种方式已于20世纪90年代初实现,目前正在进行工程设计;第二种方式已接近突破的边缘。由于核聚变是在极高的温度下完成的,所以又常称其为热核反应。以下所讨论的均以第一种方式为基础进行。 两个条件 实现受控热核聚变反应应满足两个苛刻条件： 极高的温度 要使两个原子核发生聚变反应，必须使它们彼此靠得足够近，达到原子核核心子与核子之间核力的作用距离，此时核力才能将它们“粘合”成整体形成新的原子核。由于原子核都带正电，当两个原子核靠得越来越近时，它们之间的静电斥力也越来越大。静电斥力也称静电势垒，它像一座高山一样将两个轻核隔开。据实验资料估计，要使两个氘核相遇，它们的相对速度必须大于每秒1000公里。此时单个氘核具有巨大的动能，对于一团氘核整体而言，则具有极高的温度。两个氘核产生聚变反应时，温度必须高达一亿度。氘核与氚核间发生聚变反应时，温度也须达到五千万度以上。这种在极高温度下才能发生的聚变核反应也称热核反应。在如此高温下，物质已全部电离，形成高温电浆。 充分的约束 充分的约束，指将高温电浆维持相对足够长的时间，以便充分地发生聚变反应，释放出足够多的能量，使聚变反应释放的能量大于产生和加热电浆本身所需的能量及其在此过程中损失的能量。这样，利用聚变反应释放出的能量就可以维持所需的极高温度，无需再从外界吸收能量，聚变反应就能够自持进行。表征这个概念的科学术语叫做“聚变点火”。要实现聚变点火，必须达到一定的约束时间。约束时间跟密度相关，密度大，单位时间里参加反应的原子核较多，释放的能量也较多，必要的约束时间相应较短。反之，约束时间必须较长。英国科学家劳逊在五十年代详细研究了实现聚变点火必须满足的条件（点火条件也称劳逊条件或劳逊判据），它是温度T和约束时间τ跟密度n乘积的函式。从对高温粒子的约束方式看目前有磁约束和惯性约束两种。 比较 优点 （1）反应放能效率极高。（注：放能效率指单位质量的燃料所能产出的能量） 聚变反应将质量转化为能量，根据爱因斯坦著名的质能方程E=mc2可知很小的质量转化为巨大的能量，所以聚变反应的放能效率极高。 （2） 不产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料； 反应物及产物的放射性 作为反应物的氘、锂和作为反应产物的氦4He都是没有放射性的。而反应物氚是有放射性的，但它的半衰期相对而言很短。 氚对人体的危害主要是吸入人体后的内辐照。氚的半衰期为12.3年的β-辐射，每公斤氚的放射性为9.7×106居里，平均辐射能量为5.7keV。 聚变堆中氚的释放途径有：事故释放；维修操作和运行中的泄漏；由于氚通过管壁和容器的渗透力很强，可引起氚的漏失。 若采用 *** 大气氚控制，从堆大厅释放到环境中的氚可控制到小于1居里/天。机率分析结果表明，若假象事故态时释放到堆大厅的氚为10×106居里。在FEB和ITER中的氚均为3kg左右，在停堆时刻，包层中氚的总放射性为3.3×107居里。 （3）原料丰富且分布广泛 聚变发电所需要的直接燃料是氘和氚。1g的氘将产生3000×1011J的电能，所以要提供当前世界上所有的能量消耗（相当于每年3×1013J）将需要每年1000t的氘。氘是很容易获得的，因为每6700份水中就有一份是氘。如果考虑到所有的海水，则有总量超过1015t的氘，足可以近乎于无限地提供我们所需要的能量。氘可以采用电解水的方法直接从水中提取，成本很低。 然而氚在地球上并不天然存在，因为它是半衰期为12.3年的放射物。所以作为一种燃料，氚只能通过人工制造得到。最方便的产氚方式是中子和锂的反应。目前，有足够的锂可以至少维持几万年。 所以，聚变燃料必须的原材料理和水的储量相当丰富，而且这些原材料分布广泛，任何一个国家不可能垄断市场。 （4）不存在对石化燃料的依赖； 聚变发电站的基本原理是利用氘氚发生聚变反应来获取能量，并使用蒸汽轮机将其转化为电能。反应的原料是氘、氚和用于氚增值的金属锂，摆脱了对石化燃料的依赖。反应所产生的能量一部分用于维持聚变反应持续进行，剩下的用于发电。所以除了最初启动聚变反应需要消耗额外的能量，接下来不再需要对其提供能量。 （5）基本不污染环境； 由聚变发电站原理可以知道聚变发电不会产生污染大气的气体，它的产物是对环境无害的氦气；另外如上所讨论，聚变电站产生的放射性物质较裂变电站而言很少，而且这些放射性产物的半衰期也是相当短的。 （5）无核事故风险。 聚变电站是固有安全的；它不会爆炸或脱离控制，不像裂变电站那样包含足够运行很多年大量铀或钸燃料，聚变电站只含有非常少量的氘和氚燃料。通常只有1克——只够维持几秒的反应。如果燃料不连续更换，聚变反应将会终止。 缺点 （1）实现太难 裂变能的利用，从开始实现“链式反应”（1943年）到形成一代“能源”（1970年）不过20余年，只因“三里岛”和“车诺比”两次核事故才使裂变能源的发展停顿下来。而对聚变能的发展来说，已研究了50年，预期还要50年才能广泛套用，原因何在？现在能回答的是: ①对电浆了解还是初步；②支持磁约束的各种技术（超导、低温、超高真空、微波、材料等）非常复杂，因为氘氚反应要产生14MeV的强中子辐射，而且还要把上亿度高温的电浆维持相当长的时间，这对人类现有的技术积累，提出了挑战；③全世界对发展巨变还没有形成一致的时间表，很难集中人力、物力和财力。 （2）第一代核反应，即氘氚反应有中子产生 遇到的问题 所需解决“自持燃烧”及“稳态运行”的关键的物理和技术问题列举如下: 自持燃烧的关键问题 （1）氘氚电浆的特征 （2）α粒子的约束 （3）α粒子的 “排灰” （4） *** 操作技术 （5）α粒子驱动的不稳定性研究 （6）自持燃烧的剖面控制 （7）高增益的燃烧控制 稳态运行的关键物理和技术问题 （1）高自举电流份额 （2）稳态运行的磁铁 （3）稳态的电流驱动 （4）氚工艺 （5）长于小时计的放电脉冲时间 （6）解决电浆的“大破裂” （7）包层工程 （8）低 “活化”材料 （9）氚“自持” （10）多于月计的运行时间 （11）电功率输出 只有在此基础上再发展实验堆和商用堆原型，才能说“商业化”。若以一代装置需10余年计，这三代就需40到50年，所以说聚变商用化（托卡马克途径）大约在2050年后实现不是没有根据的。因此，聚变能的套用是“任重而道远”。有人说裂变能的利用，从开始实现“链式反应”（1943年）到形成一代“能源”（1970年）不过20余年，只因“三里岛”和“车诺比”两次核事故才使裂变能源的发展停顿下来。而对聚变能的发展来说，已研究了50年，预期还要50年才能广泛套用，原因何在？现在能回答的是: ①对电浆了解还是初步；②支持磁约束的各种技术（超导、低温、超高真空、微波、材料等）非常复杂，因为氘氚反应要产生14MeV的强中子辐射，而且还要把上亿度高温的电浆维持相当长的时间，这对人类现有的技术积累，提出了挑战；③全世界对发展巨变还没有形成一致的时间表，很难集中人力、物力和财力。 相关新闻 新华网合肥9月28日电（记者喻菲 蔡敏 程士华）世界领先的中国新一代热核聚变装置EAST28日首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温电浆放电。 负责这一项目的中国科学院电浆所所长李建刚研究员在接受新华社记者采访时说，此次实验实现了装置内部1亿度高温，电浆建立、圆截面放电等各阶段的物理实验，达到了预期效果。 工艺鉴定组专家、中科院基础科学研究局金铎研究员在实验后的新闻发布会上宣布，EAST通过国家“九五”大科学工程工艺鉴定。 参与EAST研究合作的美国通用原子能公司盖瑞·杰克逊博士说：“EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置，它将在未来10年内保持世界先进水平。” 据了解，EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。 记者在实验控制室看到，这个近似圆柱形的大型物体由特种无磁不锈钢建成，高约12米、直径约5米，据介绍其总重量达400吨。 李建刚研究员说，与国际同类实验装置相比，EAST是使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快的先进核聚变实验装置。 “这意味着人类在核聚能研究利用领域取得重大进步，也标志著中国在这一领域进入国际先进水平”，李建刚说。 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，以解决人类面临的能源短缺危机。 美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆（ITER）计画，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。 中国于2003年加入ITER计画。位于安徽合肥的中科院电浆所是这个国际科技合作计画的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。 EAST大科学工程总经理万元熙教授说，与ITER相比，EAST在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的电浆位形及主要的工程技术基础是相似的，而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。因此，无论从人才培养和奠定工程技术及物理基础的角度上说，EAST都将为ITER计画做出重要的、实质性的贡献，并进而为人类开发和最终使用核聚变能做出重要贡献。 不过，万元熙研究员说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中初现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，它所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在2040－2060年后实现。 万元熙说，未来的稳态运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。 KSTAR KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research）是韩国大田研究基地国家聚变研究所的超导托卡马克核聚变装置，被称为“韩国太阳”，它是国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目的一部分。KSTAR是世界上首一个采用新型超导磁体（Nb3Sn）材料产生磁场的全超导聚变装置，磁场强度是使用铌钛系统核聚变装置的3倍多。核聚变相比核裂变释放的能量更大，而且放射性污染几乎为零，其原料可以直接取于海水，是理想的能源方式。KSTAR的成功为韩国的利用核聚变发电奠定了基石。韩国计画在以后30年左右开始利用核聚变发电。 在2012年，它成功地维持高温电浆（约5000万摄氏度）17秒。 发展总趋势 中国正在加大能源结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体，清洁优质能源的比重偏低。 2014年中国运行核电机组22台，装机容量达2029.658万千瓦，核电发电量仅占全国发电量2.1%。在建的核电机组有26台，约2800万千瓦。预计到2020年前，中国在运核电装机达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占中国电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占中国电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占中国电力总装机容量的10%）。 中国国家发展改革委员会正在制定中国核电发展民用工业规划，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。 从核电发展总趋势来看，中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。具体地说就是，发展热中子反应堆核电站；为了充分利用铀资源，采用铀钸循环的技术路线，中期发展快中子增殖反应堆核电站；远期发展聚变堆核电站，从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。

岛屿科技要多久?

科学岛”将超前布局颠覆性前沿技术研究

到2025年，初步建成世界一流的综合性科研机构

今年，是中科院合肥物质科学研究院成立20周年。12月20日，合肥研究院举行成立20周年发展战略研讨会，国内70余位院士及专家学者齐聚“科学岛”，为该院未来发展建言献策。记者获悉，“十四五”期间，合肥研究院将着力构建性能国际先进的大科学装置集群，超前布局相关尚处“无人区”的科学研究和颠覆性前沿技术研究，力争到2025年，初步建成世界一流的综合性科研机构。

专家学者对“科学岛”充满期待

在合肥市区西北，有山水环抱一岛屿，如今的合肥人习惯把这个地方称作“科学岛”。20年前，中科院合肥研究院在这里成立，如今，“科学岛”已成为安徽乃至全国科技创新的一支重要力量。

实际上，早在1965年，这座小岛就已被划转中科院用于研究所建设，几年后，现在的中国工程院院士万元熙便来到这里开展科研工作，如今在接受记者采访时，82岁的万元熙仍习惯性地把这里称为“董铺岛”。

“我到这已经有快50年了，亲眼看着‘董铺岛’从一片比较荒凉、没有太多科研队伍的地方，成长为国家乃至世界上非常重要的一个研究基地。”万元熙说，国家以及安徽省、合肥市持续给予的支持，和岛上科研人员的不懈努力，是合肥研究院成长的关键。“我所从事的磁约束聚变能研究是一项综合性非常强的研究，既需要理论基础，又需要工程技术等。几十年来，我们在自身努力和各方支持下完成了一项项突破，现在，这里已经成为世界上极具影响力的磁约束聚变能研究基地之一。”万元熙说。

昨日的会议上，众多专家学者都表达了对合肥“科学岛”的期待。全国政协教科卫体委员会副主任曹健林表示，科学岛是一个充满朝气的地方，20年的发展造就了一个世界知名的学术圣地。“20年来这里的发展进步是非常明显的，成为中国最密集的基础研究的聚集区，也是推动中国大科学装置走在世界前列的主力军。未来，这里还将创造出更多的成果，为国家发展贡献更大的的力量。”

将推动2个新的大科学装置立项

20年来，合肥研究院在磁约束核聚变、大气环境光学与遥感、强磁场技术与交叉科学、医学物理技术等学科方向取得一系列举世瞩目的重要成果，获得国家科学技术奖励29项，多项成果入选中科院代表性成果。面向“十四五”，“科学岛”如何继续当好科技创新的“国家队”？

“到2025年，基本建立规范高效的现代化研究所治理体系，科技创新能力、国际化水平进一步提升，初步建成世界一流的综合性科研机构。”中科院合肥研究院院长刘建国介绍，未来，合肥研究院将着力构建性能国际先进、面向全球开放共享的大科学装置集群。其中，将建成聚变堆主机关键系统综合研究设施，此外，推动强光磁和大气立体环境探测设施2个大科学装置立项，培育1项由中国牵头的国际大科学工程计划。

“依托大科学装置，合肥研究院将实施更加开放包容、互惠共享的国际合作战略，构建广泛合作网络。

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