國際熱核聚變實驗裝置

A. 國際熱核聚變實驗堆計劃的簡要概況

國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃 ，簡稱「（ITER）計劃」 ，（ITER：International Thermonuclear Experimental Reactor），ITER計劃 倡議於1985年，並於1988年開始實驗堆的研究設計工作。經過十三年努力，耗資十五億美元，在集成世界聚變研究主要成果基礎上，ITER工程設計於2001年完成。此後經過五年談判，ITER計劃 七方2006年正式簽署聯合實施協定，啟動實施ITER計劃。ITER計劃將歷時35年，其中建造階段10年、運行和開發利用階段20年、去活化階段5年。中國政府堅定支持中國參與ITER計劃，胡錦濤多次就此做出重要指示。經過深入調研和充分論證，中國政府於2003年1月決定正式參加ITER計劃談判。此後，中國還積極推動談判進程，為盡早啟動實施ITER計劃進行不懈努力，這期間，中國先後承辦了ITER第九次和第十一次政府間談判會議。ITER計劃是目前世界上僅次於國際空間站的又一個國際大科學工程計劃。該計劃將集成當今國際上受控磁約束核聚變的主要科學和技術成果，首次建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆，將研究解決大量技術難題，是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步，因此備受各國政府與科技界的高度重視和支持。
核聚變研究是當今世界科技界為解決人類未來能源問題而開展的重大國際合作計劃。與不可再生能源和常規清潔能源不同，聚變能具有資源無限，不污染環境，不產生高放射性核廢料等優點，是人類未來能源的主導形式之一，也是目前認識到的可以最終解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。ITER計劃是實現聚變能商業化必不可少的一步，其目標是驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性。ITER計劃集成了當今國際受控磁約束核聚變研究的主要科學和技術成果，擁有可靠的科學依據並具備堅實的技術基礎。國際上對ITER計劃的主流看法是：建造和運行ITER的科學和工程技術基礎已經具備，成功的把握較大，經過示範堆、原型堆核電站階段，可在本世紀中葉實現聚變能商業化。ITER計劃是我國改革開放以來有機會參加的最大的多邊國際大科學工程合作項目。參加ITER計劃有利於大幅度提升我國在科學技術領域參加國際合作的層次；有利於推動我國聚變能研究開發，加快我國聚變能開發進程；有利於我國學習掌握大型國際科學工程項目的建設、管理、運行和維修經驗；有利於提高我國超導技術、稀有金屬材料技術、高電壓技術等眾多領域的研究開發能力；有利於鍛煉和造就一批高水平、高素質的科研人員、工程技術人員和管理人員，為我國聚變事業的發展打下堅實人才基礎。2003年1月國務院批准我國參加ITER計劃談判，經過三年談判，2006年5月24日，經國務院批准，中國ITER談判聯合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協定，標志著ITER計劃進入全面實施的准備階段。(霍裕平院士ITER計劃中國專家委員會首席科學家、鄭州大學教授，潘傳紅研究員 中國核工業集團公司西南物理研究院院長，李建剛研究員 中國科學院等離子體物理研究所所長)
2006年5月24日，國家科學技術部代表我國政府與其他六方一起，在比利時首都布魯塞爾草簽了《國際熱核聚變實驗堆（International Thermonuclear Experimental Reactor）聯合實施協定》。這標志著ITER計劃實質上進入了正式執行階段，即將開始工程建設，也標志著我國實質上參加了ITER計劃。

B. 熱核聚變實驗堆的開發，對世界的發展有哪些幫助呢

要實現可控核聚變，根據目前的科學研究，至少需要100年時間。從實踐理論的進展來看，發展可控核聚變，不斷為人類提供能源是大勢所趨，勢在必行。核聚變能源是瀕臨枯竭的陸地能源和礦物能源不可缺少的替代品。從應用上分析，它幾乎可以覆蓋人類生產和生活所需的所有能源領域。核聚變原料 "氘 "由海水製成，"氚 "由鋰製成（也來自聚合副反應）。

ITER項目於2005年正式啟動，地點在法國的卡達拉辛，基本設計沒有改變。該項目將於2015年完成，費用為120億美元。歐盟將支付40%，而法國、中國、日本和美國將各支付10%。5%（最終美國、日本、俄羅斯、中國、韓國和印度各出資約9%）。

C. 江西再次轟動世界，「人造太陽」首次成功放電，我國科研發展到底有多硬核

我國自主研製的核聚變關鍵裝置——中國環流器二號M裝置——在成都建成並實現首次放電，標志著我國核聚變發展取得重大突破，自主掌握了大型先進磁約束核聚變實驗裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變反應堆的自主設計與建造打下堅實基礎。

隨著中控大屏顯示等離子體發出藍色的光芒，中國環流器二號M裝置首次成功放電，標志著這台先進核聚變關鍵裝置正式投運。

核能的產生主要有核聚變和核裂變兩種方式，目前核電站里普遍應用的就是核裂變反應，就是一個大質量的原子分裂成兩個較小的原子，釋放能量。而核聚變，可以理解為兩個小質量的原子聚合成一個較大的原子，能夠釋放出巨大能量，太陽的能量也是源於此，是人類未來的理想能源。

中核集團董事長 余劍鋒：像氘這樣的（核聚變）材料在海水裡面就很多，一般來講一公升的海水就相當於三百公升汽油的能量，你想一想這樣一個取之不竭用之不盡的我們地球資源，如果我們用聚變能，那人類的能源就可以說（就有）取之不竭用之不盡的清潔能源。

D. 什麼是國際熱核聚變實驗堆計劃意義是什麼

核聚變爐實驗用包模塊是指核聚變實驗中圍繞核反應堆外部的保護膜。該膜具有持續冷卻核聚變路和防止放射性泄漏的作用。我國主要使用氦冷固體材料作為包層模塊。目前世界上最大的核聚變路實驗是ITER，即國際熱核聚變實驗路項目。國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目是目前世界上規模最大、影響力最大的國際科研合作項目之一，建設約10年、50億美元(1998年價值)。Tor裝置是可以引起大規模核聚變反應的超導扭矩標記，通常被稱為「人工太陽」。

要開始融合反應，首先需要足夠的能量來克服燃料這種帶正電荷的原子核之間的庫倫斥力。這個過程也稱為「點火」。如果反應要繼續進行，融合反應的速度必須足夠高，才能保持溫度高於點火溫度。這里的反應率與核反應截面，即入射粒子和靶核之間發生反應的概率成正比。與氘融合相比，在無中子反應中用作燃料的原子核通常原子序數更高。也就是說，由於攜帶的電荷更多，它們之間的庫隆斥力也更強，兩個原子核很難接近，相應的點火溫度更高。下面列舉了幾種沒有中子的聚變反應的點火溫度，可以看出，點火溫度比氘聚變高好幾倍，反應截面小得多。

E. 核聚變可以人為控制嗎

人類對核能的利用已經相當普遍了！核電站已經為人類的能源供應做出了巨大的貢獻，原子彈則戰略上抵禦了第三次世界大戰。這兩者都對人類做出了不可磨滅的貢獻，它們都屬於核裂變。核裂變通俗地講是鈾和鈈的原子核分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應，在這個過程中釋放巨大的能量！但還有一種核反應卻不能被真正有效的利用起來，原因在於它的不可控，這就是核聚變！

被譽為'人造太陽'核聚變反應堆的wendelstein

相信隨著人類加大對可控核聚變的投入，人類終究從「石油文明」走向「核能文明」！

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F. 國際熱核聚變實驗堆計劃的發展歷程

由於聚變能的研究不僅關繫到最終解決人類能源問題，而且還涉及眾多最先進且非常敏感的技術，因此，ITER計劃的形成除與科學技術本身的發展有關外，還始終與主要大國在政治和外交方面的考慮分不開。本文將主要從科學和技術角度作一些分析和說明。
1985年，作為結束冷戰的標志性行動之一，前蘇聯領導人戈爾巴喬夫和美國總統里根在日內瓦峰會上倡議，由美、蘇、歐、日共同啟動國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃。ITER計劃的目標是要建造一個可自持燃燒（即點火）的托可馬克核聚變實驗堆，以便對未來聚變示範堆及商用聚變堆的物理和工程問題做深入探索。
最初，該計劃僅確定由美、俄、歐、日四方參加，獨立於聯合國原子能委員會（IAEA）之外，總部分設美、日、歐三處。由於當時的科學和技術條件還不成熟，四方科技人員於1996年提出的ITER初步設計很不合理，要求投資上百億美元。1998年，美國出於政治原因及國內紛爭，以加強基礎研究為名，宣布退出ITER計劃。歐、日、俄三方則繼續堅持合作，並基於上世紀90年代核聚變研究及其他高新技術的新發展，大幅度修改實驗堆的設計。2001年，歐、日、俄聯合工作組完成了ITER裝置新的工程設計（EDA）及主要部件的研製，預計建造費用為50億美元（1998年價），建造期8至10年，運行期20年。其後，三方分別組織了獨立的審查，都認為設計合理，基本上可以接受。
2002年，歐、日、俄三方以EDA為基礎開始協商ITER計劃的國際協議及相應國際組織的建立，並表示歡迎中國與美國參加ITER計劃。中國於2003年1月初正式宣布參加協商，其後美國在1月末由布希總統特別宣布重新參加ITER計劃，韓國在2005年被接受參加ITER計劃協商。以上六方於2005年6月簽訂協議，一致同意把ITER建在法國核技術研究中心Cadarache，從而結束了激烈的選址大戰。印度於2006年加入ITER協商。最終，七個成員國政府於2006年5月25日草簽了建設ITER的國際協定。目前國際組織正在組建，總幹事和副總幹事人選已確定。還有一些國家也正在考慮參加ITER計劃。
在ITER建設總投資的50億美元（1998年值）中，歐盟貢獻46%，美、日、俄、中、韓、印各貢獻約9%。根據協議，中國貢獻中的70%以上由我國製造所約定的ITER部件折算，10%由我國派出所需合格人員折算，需支付國際組織的外匯不到20%。
作為聚變能實驗堆，ITER要把上億度、由氘氚組成的高溫等離子體約束在體積達837立方米的磁籠中，產生50萬千瓦的聚變功率，持續時間達500秒。50萬千瓦熱功率已經相當於一個小型熱電站的水平。這將是人類第一次在地球上獲得持續的、有大量核聚變反應的高溫等離子體，產生接近電站規模的受控聚變能。
在ITER上開展的研究工作將揭示這種帶有氘氚核聚變反應的高溫等離子體的特性，探索它的約束、加熱和能量損失機制，等離子體邊界的行為以及最佳的控制條件，從而為今後建設商用的核聚變反應堆奠定堅實的科學基礎。對ITER裝置工程整體及各部件在50萬千瓦聚變功率長時間持續過程中產生的變化及可能出現問題的研究，不僅將驗證受控熱核聚變能的工程可行性，而且還將對今後如何設計和建造聚變反應堆提供必不可少的信息。
ITER的建設、運行和實驗研究是人類發展聚變能的必要一步，有可能直接決定真正聚變示範電站（DEMO）的設計和建設，並進而促進商用聚變電站的更快實現。
ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克。其裝置中心是高溫氘氚等離子體環，其中存在15兆安的等離子體電流，核聚變反應功率達50萬千瓦，每秒釋放多達1020個高能中子。等離子體環在屏蔽包層的環型包套中，屏蔽包層將吸收50萬千瓦熱功率及核聚變反應所產生的所有中子。
在包層外是巨大的環形真空室。在下側有偏慮器與真空室相連，可排出核反應後的廢氣。真空室穿在16個大型超導環向場線圈（即縱場線圈）中。
環向超導磁體將產生5.3特斯拉的環向強磁場，是裝置的關鍵部件之一，價值超過12億美元。
穿過環的中心是一個巨大的超導線圈筒（中心螺管），在環向場線圈外側還布有六個大型環向超導線圈，即極向場線圈。中心螺管和極向場線圈的作用是產生等離子體電流和控制等離子體位形。
上述系統整個被罩於一個大杜瓦中，坐落於底座上，構成實驗堆本體。
在本體外分布4個10兆瓦的強流粒子加速器，10兆瓦的穩態毫米電磁波系統，20兆瓦的射頻波系統及數十種先進的等離子體診斷測量系統。
整個體系還包括：大型供電系統、大型氚工廠、大型供水（包括去離子水）系統、大型高真空系統、大型液氮、液氦低溫系統等。
ITER本體內所有可能的調整和維修都是通過遠程式控制制的機器人或機器手完成。
ITER裝置不僅反映了國際聚變能研究的最新成果，而且綜合了當今世界各領域的一些頂尖技術，如：大型超導磁體技術，中能高流強加速器技術，連續、大功率毫米波技術，復雜的遠程式控制制技術等等。
2013年9月25日（北京時間）消息，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室報告稱，世界最大激光器、被稱為「人造太陽」的美國國家點火裝置（NIF）正距離其目標越來越近，顯示了一個可持續核聚變反應裝置正在由夢想逐步成為現實。不過在設施達到高度穩定前，目前仍有一個顯著障礙有待克服 。

G. 中國第一「人造太陽」基地是哪

中國第一復「人造太陽」基地是制合肥科學島。

中國「人造太陽」EAST物理實驗獲重大突破，實現在國際上電子溫度達到5000萬度持續時間最長的等離子體放電，標志著中國在穩態磁約束聚變研究方面繼續走在國際前列。

中國的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST和中國、美國、俄羅斯等七方共同啟動的國際熱核聚變實驗堆ITER都是旨在創造一個「太陽」，給人類帶來源源不斷的清潔能源，因此也俗稱「人造太陽」。

(7)國際熱核聚變實驗裝置擴展閱讀：

2018年6月28日，國務院國資委在北京發布中央企業工業文化遺產（核工業）名錄，首批專門發布核工業行業的12項工業文化遺產。中國第一座人造太陽實驗裝置是其中之一。

在劉志宏心中神秘的「人造太陽」的所在地， 其實就是中科院等離子體物理研究所，也是他獲得博士學位的地方。在這里，他明白了，通過科學家們一代又一代的努力，已經建成了世界上首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）， 同時，於2006 年正式加入了國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目，這也是我國迄今為止參與的最大的國際合作項目。

H. 國際熱核聚變實驗堆計劃的中國情況

我國核聚變能研究開始於60年代初，盡管經歷了長時間非常困難的環境，但始終能堅持穩定、逐步的發展，建成了兩個在發展中國家最大的、理工結合的大型現代化專業研究所，即中國核工業集團公司所屬的西南物理研究院（SWIP）及中國科學院所屬的合肥等離子體物理研究所（ASIPP）。為了培養專業人才，還在中國科技大學、大連理工大學、華中科技大學、清華大學等高等院校中建立了核聚變及等離子體物理專業或研究室。科技部依託中國科大成立「國家磁約束聚變堆總體設計組」，中國科大核科學技術學院院長萬元熙院士擔任組長。
我國核聚變研究從一開始，即便規模很小時，就以在我國實現受控熱核聚變能為主要目標。從上世紀70年代開始，集中選擇了托克馬克為主要研究途徑，先後建成並運行了小型CT-6（中科院物理所）、KT-5（中國科技大學）、HT-6B（ASIPP）、HL-1（SWIP）、HT-6M（ASIPP）及中型HL-1M（SWIP）。SWIP建成的HL-2A經過進一步升級，有可能進入當前國際上正在運行的少數幾個中型托克馬克之列。在這些裝置的成功研製過程中，組建並鍛煉了一批聚變工程隊伍。我國科學家在這些常規托克馬克裝置上開展了一系列十分有意義的研究工作。
自1991年，我國開展了超導托克馬克發展計劃（ASIPP），探索解決托克馬克穩態運行問題。1994年建成並運行了世界上同類裝置中第二大的HT-7裝置，最近初步建成了首個與ITER位形相似（規模小很多）的全超導托克馬克EAST。超導托克馬克計劃無疑為我國參加ITER計劃在技術與人才方面做了進一步的准備。
聚變-裂變混合堆項目於1987年正式列入我國863計劃，目的是探索利用核聚變反應的另一類有效途徑，其中主要安排了一些與未來核聚變堆有關技術的研發。2000年由於諸多原因，聚變-裂變混合堆項目被中止，但核聚變堆概念設計以及堆材料和某些特殊堆技術的研究仍在兩個專業院所繼續進行。
盡管就規模和水平來說，我國核聚變能的研究和美、歐、日等發達國家還有不小的差距，但是我們有自已的特點，也在技術和人才等方面為參加ITER計劃做了相當的准備。這使得我們有能力完成約定的ITER部件製造任務，為ITER計劃做出相應的貢獻，並有可能在合作過程中全面掌握聚變實驗堆的技術，達到我國參加ITER計劃總的目的。
我國是一個能源大國，在本世紀內每年的能耗都將是數十億噸標煤。由於條件限制，在長時間內我國能源生產都將以煤為主，所佔比例高達70%。考慮到我國社會經濟的長期可持續發展，我們必須盡快用可靠的非化石能源（如核裂變或核聚變能、太陽能、水能等）來取代大部分煤或石油的消耗。因此，必然應該在能力許可范圍內積極開展核聚變能的研究，盡可能地參加國際核聚變能的大型合作研發計劃（如ITER計劃）。我國參加ITER計劃是基於能源長遠的基本需求。
核聚變能的研發對每個大國都是必要的，但又是一個長期、大規模、高投入而且又是高風險的過程。我國核聚變研究目前距離發達國家還有很大差距，還須經過若干年的努力才能接近實驗堆建設和研究階段。如果採取單獨建造實驗堆，則又須花費上百億資金和十數年時間，我國和國際的差距會進一步擴大。因此，參加ITER計劃，參加ITER的建設和實驗，從而全面掌握ITER的知識和技術，培養一批聚變工程和科研人才，使其成為我國聚變研究的一部分。再配合國內安排必要的基礎研究、聚變反應堆材料的研究、聚變堆某些必要技術的研究等，則有可能在較短時間、用較小投資使我國核聚變能研究在整體上進入世界前沿，為我國自主地開展核聚變示範電站的研發奠定基礎。
由中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST（原名HT--7U）核聚變實驗裝置（又稱「人造太陽」）2006年成功完成首次工程調試，2007年3月通過國家驗收。我們在一些戰略高技術和產業關鍵核心技術取得重大突破，取得了一批重大原創成果，一些學科領域走到世界前列。科技創新能力大幅提升，有力支撐了中國經濟社會發展。
我們還必須看到，ITER本身就是當代各類高新技術的綜合，中國科技人員長期、全面地參加ITER的建設和研究工作，直接接觸和了解各類技術，必將有利於我國高新技術及相應產業的發展。事實上，參加ITER計劃已開始推動我國超導技術與相關產業的發展。由於ITER計劃本身的重要性，我國作為完全的夥伴全面參加ITER計劃，就成為我國參加國際科技合作走上更高層次的一個明顯的標志。這也在國際上展示了我國在科技領域堅持開放的決心。我國聚變研究的中心目標，是促使核聚變能在可能的條件下，盡早在中國實現。因此參加ITER計劃應該也只能是我國整體聚變能研發計劃中的一個重要組成部分。國家將在參加ITER計劃的同時支持與之配套或與之互補的一系列重要研究工作，如托克馬克等離子體物理的基礎研究、聚變堆第一壁等關鍵部件所需材料的開發、示範聚變堆的設計及必要技術或關鍵部件的研製等。參加ITER計劃將是我國聚變能研究的一個重大機遇。 12日從中科院合肥物質科學研究院獲悉，由中科院等離子體所研製的國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)極向場導體采購包第二階段PF5導體日前運抵法國福斯港，交付ITER現場。
國際熱核聚變實驗堆計劃，簡稱ITER計劃，是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。由中國與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國等七方共同實施。據悉，此次中方交付ITER現場中國製造任務的首件產品，也是ITER七方中首件交付ITER現場的大件產品。
PF導體采購包由中科院等離子體所負責研製。ITERPF導體是外方內圓的異型導體，其製造工藝復雜，包括焊接工藝、無損檢測技術、導體成型及收繞技術等。等離子體所的研究院先後完成鎧甲及焊縫無損檢測、導體成型及收繞型技術等研發，並完成各種接收測試。2013年4月25日導體首先經過500公里的陸路從合肥到達上海港，然後經過10000海里從上海港口到達福斯港，到達離福斯港100公里外的ITER總部，整個行程共38天。
美、法等國在20世紀80年代中期發起ITER計劃，旨在建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應堆，為人類輸送巨大的清潔能量。中國是參與這個計劃的七方成員之一，承擔了ITER裝置近10%的采購包。

I. 國際熱核聚變實驗裝置將建造於那個國家

是法國
索詞條
國際熱核聚變實驗堆計劃

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「國際熱核聚變實驗版堆（ITER）計劃」是目前權全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，建造約需10年，耗資50億美元（1998年值）。ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱「人造太陽」。2003年1月，國務院批准我國參加ITER計劃談判，2006年5月，經國務院批准，中國ITER談判聯合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協定。

J. 可控核聚變還需多少年

可控核聚變還需20年。因為一般核聚變由氘、氚離子聚合成氦，聚合中損失的質量轉化為超強能量，這和太陽發光發熱原理相同，所以可控核聚變研究裝置又被稱為「人造太陽」。

我國新一代可控核聚變研究裝置「中國環流器二號M」（HL—2M）在成都正式建成放電，標志我國正式跨入全球可控核聚變研究前列，HL—2M將進一步加快人類探索未來能源的步伐。

發展趨勢：

可控核聚變需要超高溫、超高密度等條件，多採用先進托卡馬克裝置，通過超強磁場將1億攝氏度的等離子體約束在真空室內，達到反應條件。

全球在共同探索其實現方法，建造模擬實驗平台。HL—2M是我國自主知識產權、規模最大、參數最高的「人造太陽」。國際熱核聚變實驗堆計劃是當今世界規模最大、影響最深遠的國際大科學工程，我國於2006年正式簽約加入該計劃。