百余项具体措施推进知识产权强国建设
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拥有完全知识产权的人造小太阳来了!

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“等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度。”近日,从科学岛等离子体物理研究所传出好消息,中国“人造小太阳”——自主设计、研制并拥有完全知识产权的EAST装置经过4个多月的物理实验,实现电子温度1亿摄氏度等离子体运行,实现高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式。这一实验成果朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。

核聚变就像氢弹爆炸或太阳内部反应,温度超高,一般容器没法盛放。被寄予最大希望的核聚变实验方案叫“托卡马克”——用超强的磁场约束高温的核燃料。EAST又称东方超环,是中国研制的世界第一个非圆截面全超导托卡马克。它外形像一个甜甜圈,它使用超导体,以最小的能耗获取最强的磁场。

此次的磁约束核聚变实验装置是自主设计、研制并拥有完全知识产权。拥有自主知识产权的核心技术是破解关键技术受制于人难题的战略安排。多年来的实践已经表明,真正的核心技术是买不来的。在技术上依附于人的国家,就不能从根本上摆脱落后、受人欺负的局面。例如,在战时使用买来的或别人设计的芯片会出问题,雷达可能失灵,电话可能打不通。只有自主开发的技术,才能保证国家的独立和安全。我国至今还没有通过合资掌握先进技术、取得知识产权的事例。这一点在航空工业领域最为突出。我国在上世纪八十年代中期搞民用干线飞机的研制,曾设想通过购买波音、麦道、空中客车等大公司一定数量的飞机,“以粗件换精件”,请他们转让关键技术。来来往往谈判了好多年,最后他们明确表示:“有四项关键技术是不能转让的”。因为民用飞机的技术难免与军用沾边。实践一再表明:想通过“合作”,让外国人转让关键技术,无异于“与虎谋皮”,是根本行不通的。要掌握先进的关键技术,取得知识产权,只有靠自主开发,别无他途。

此次实验获得电子温度1亿摄氏度等离子体运行,是EAST在2017年创造了101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后,2018年度物理实验面向未来聚变堆先进稳态运行模式的发展和长脉冲运行下的关键科学技术问题,重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。

“描述等离子体的参数很多,比如稳态运行时间、密度、电子温度、离子温度等等,都很重要,我们希望所有的参数同时提高。”中科院等离子体物理研究所所长万宝年说,“这次大家关注的’1亿度’是电子温度。媒体喜欢简化成’等离子体温度1亿度’,实际上除了电子温度还要看离子温度。”

氘和氚发生聚变需极高温度(氢弹用原子弹起爆来点燃)。高温下,物质离散成较轻的电子和较重的原子核-离子(这也是它能被磁场约束的原因)。万宝年说,电子和离子的温度有差异,要用不同技术分别加热,用不同技术分别测量。

此次等离子体中心电子温度达到1亿度,主要归功于电子回旋与低杂波协同加热两项技术。

“EAST就好比一个炉子,要让它的内部足够热。一要提高加热效率,二要让热量更慢跑出去。“万宝年说。”炉子越大,越容易提升核心温度。EAST比较小,实现电子温度1亿度比较难;将来ITER(国际热核聚变反应堆)用同样的办法实现2亿度,就容易多了。“

万宝年说:“实验在8月份就已经完成,但当时没有立即发布,因为确保数据准确需要重新校核所有的测量设备和大量计算。一个手段测量出来的数据,需要用其它手段的测量来验证,并且多种手段的测量结果经过物理计算要自洽。“

“得到实验结果时,我并没有太激动,因为这是预料之中的。“万宝年说,”这次的实验是我们长期计划中一个点上的阶段性成果。我们更加关注的等离子体综合指标的提升,这个科学价值更高,对未来聚变堆的借鉴意义也更大,但因为太专业,大家对此不是太关注。“

值得注意的是,今年实验中,EAST蕴含的能量创了纪录,它通过优化稳态射频波等多种加热、电流驱动技术在高参数条件下的耦合,以及先进等离子体控制技术,实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦。

相关研究成果是10月下旬在印度举办的第27届国际聚变能大会上公布的,国际同行给予高度评价。11月12日消息在国内发布后被广为转发。

EAST此次实验的“射频波加热、低动量注入、钨偏滤器“等技术的组合,将为ITER和正在设计中的中国聚变工程实验堆CFETR提供重要的实验依据与科学支持。

ITER是2006年成立的国际最大科学合作项目,旨在为未来的聚变发电厂示范。作为合作方之一,中国未参与ITER的设计。ITER前期进度较慢,受到质疑。

2007年参与ITER计划后,中国承担制造一些关键部件,则高效按期完成,广受赞誉。如反应器抗强辐照的内层;有强大的阻氚涂层的送氘系统;特种不锈钢,等等。这些技术都可用于中国自己的聚变堆。

除了EAST,中国著名的核聚变实验装置还有核工业西南物理研究院的中国环流器。中国的聚变研究自有优势:EAST长时间稳定运行领先世界,中国环流器在等离子体加料等方面很有经验。

历史告诉未来,提高国家竞争力,核心是增强科技竞争力,而增强科技竞争力,根本是提升自主创新力。我国要实现从经济大国向经济强国的重大转变,别无他路可寻,唯有自主创新。

卡西本莫
卡西本莫
知识产权解读专家及轻度强迫症患者
政策利用
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