近日，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院在磁約束核聚變能量導(dǎo)出關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)并建成了用于聚變能量導(dǎo)出研究的工程性液態(tài)金屬和氦氣工質(zhì)熱工研究臺(tái)架，并已全面投入運(yùn)行。這標(biāo)志著我國(guó)構(gòu)建起覆蓋聚變堆全工況、具備國(guó)際水平的液態(tài)金屬與氦冷技術(shù)研究體系，為未來(lái)聚變堆的工程化應(yīng)用奠定了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

核聚變能被視為人類未來(lái)的理想能源，其中如何高效、安全地將聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高能量導(dǎo)出并轉(zhuǎn)化為電能，是關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)之一。包層是聚變堆實(shí)現(xiàn)該功能的核心部件，液態(tài)金屬包層與氦冷固態(tài)包層是目前國(guó)際上兩條重要的技術(shù)路線。圍繞這兩類方案開(kāi)展熱工水力、磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）效應(yīng)及材料相容性等關(guān)鍵問(wèn)題的工程驗(yàn)證，是推進(jìn)聚變電站建設(shè)的必要前提。

在此次建設(shè)中，液態(tài)金屬熱工研究臺(tái)架在綜合性能方面達(dá)到國(guó)際水平，可在0-4T強(qiáng)磁場(chǎng)、300-550℃高溫及多種流量條件下穩(wěn)定運(yùn)行，其核心參數(shù)可達(dá)聚變堆芯真實(shí)水平（哈特曼數(shù)達(dá)10000）。該平臺(tái)將為我國(guó)液態(tài)鋰鉛包層的自主研發(fā)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，重點(diǎn)解決強(qiáng)磁環(huán)境下磁流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題及其對(duì)傳熱行為的影響等科學(xué)問(wèn)題。

同時(shí)，氦氣工質(zhì)熱工研究臺(tái)架則瞄準(zhǔn)氦冷固態(tài)增殖劑包層技術(shù)方向，參考國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)建造，具備4-12 MPa高壓、常溫-500℃寬溫域穩(wěn)定運(yùn)行能力。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)創(chuàng)新：自主研發(fā)的電磁軸承氦氣主風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子無(wú)接觸、零磨損運(yùn)行；集成了高效緊湊的印刷電路板式換熱器（PCHE）；并在關(guān)鍵閥門應(yīng)用金屬波紋管密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)極低的泄漏率。其模塊化設(shè)計(jì)不僅驗(yàn)證了工廠化預(yù)制與安裝的可行性，也為未來(lái)ITER及商用堆建設(shè)提供了重要的成本控制參考。

能量導(dǎo)出熱工實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的全面建成，是我國(guó)在核聚變關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)自主化能力上的重要體現(xiàn)。該成果顯著提升了我國(guó)在液態(tài)包層和氦冷系統(tǒng)領(lǐng)域的工程驗(yàn)證能力與技術(shù)儲(chǔ)備，表明我國(guó)已系統(tǒng)掌握包括主風(fēng)機(jī)、高效換熱器等在內(nèi)的氦冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與集成核心技術(shù)。這一進(jìn)展將有力支撐我國(guó)聚變實(shí)驗(yàn)堆的后續(xù)建設(shè)，推動(dòng)ITER計(jì)劃順利實(shí)施，為人類實(shí)現(xiàn)聚變能源夢(mèng)想奠定堅(jiān)實(shí)的工程與技術(shù)基礎(chǔ)。