“超導(dǎo)是一種在特殊條件下電阻為零的材料，利用這一特性可以避免導(dǎo)體發(fā)熱，實現(xiàn)‘人造太陽’的長時間運行。”中國工程院院士李建剛說，當年中國啟動研制“人造太陽”的時候，超導(dǎo)技術(shù)控制在少數(shù)發(fā)達國家手中，向國外購買超導(dǎo)材料，有的出爾反爾不賣，有的開價高，還只賣三流產(chǎn)品。
“當時國家的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，科研經(jīng)費也不寬裕，遇到材料‘卡脖子’，我們決定自己做。”李建剛說，邊建設(shè)邊研發(fā)，他們在建設(shè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)的過程中，發(fā)展出60多項關(guān)鍵技術(shù)，所需的超導(dǎo)、低溫等尖端材料90%都是靠自己的力量研究，在自己的工廠車間里一步步試制出來的。
從超導(dǎo)材料、超導(dǎo)接頭、超導(dǎo)配線到大型磁體系統(tǒng)，經(jīng)過約20年的持續(xù)努力，如今中國已擁有世界先進的超導(dǎo)技術(shù)。“可以說，研制‘人造太陽’，也推動中國的超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)前進了20年。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤介紹，如今中國已成為世界上超導(dǎo)材料的最大出口國，從被“卡脖子”的對象成為主供應(yīng)商。
“上億度的一團火球，碰到什么燒什么。”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所王騰博士說，“人造太陽”的腔體器壁材料是另一個難點，雖然有強磁場約束，仍然會有一些“不聽話”的高溫等離子體逃逸，打在器壁上造成損傷。“剛開始EAST使用的是石墨材料，熱負荷能力達到每平方米1兆瓦。”如今，器壁材料已經(jīng)發(fā)展到第三代，改為自主研發(fā)的鎢銅合金材料，熱負荷能力提升到每平方米20兆瓦。
前不久，外徑超過11米、總重超過400噸的極向場6號線圈(PF6)，在法國國際熱核聚變實驗堆現(xiàn)場通過最終驗收測試。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研制的PF6是目前國際上最重、技術(shù)難度最高的超導(dǎo)磁體。
“未來的核聚變電站，可能需要一年365天、一天24小時的不間斷運行，這就要求更多更強的‘超級材料’。”李建剛說，這是研制“人造太陽”最大的技術(shù)難題，也是新階段科研工作者聚力攻關(guān)的方向。
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