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歐盟聚變聯盟負責人談國際核聚變研究領域新進展

作者: 2016年04月14日 來源:互聯網 瀏覽量:
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日前,第二十屆太平洋核能大會在京舉行。期間的第一場專題論壇就聚焦在核聚變領域。


  日前,第二十屆太平洋核能大會在京舉行。期間的第一場專題論壇就聚焦在核聚變領域。

  眾所周知,為推進核聚變研究,早在1988年,美、蘇、歐、日共同啟動“國際熱核聚變實驗堆(ITER)”計劃,旨在集全球之力攻克人類能源問題的“終極關口”。2006年12月21日,中、歐、印、日、韓、俄、美七方在法國巴黎簽署ITER聯合實施協定。2007年10月24日,ITER國際聚變能組織(簡稱ITER組織)正式成立,ITER計劃進入裝置建造階段。可以說,ITER計劃是受控核聚變由實驗室走向工程實踐的關鍵一步。

  對于核聚變研究,歐盟一直寄予厚望。身為ITER計劃的執牛耳者,歐盟承擔了該計劃約50%的任務額度,同時,其也為自身的核聚變研究度身定做了詳實的技術發展“路線圖”。基于此,可以說,歐盟的核聚變研究現狀很大程度上決定著全球核聚變研究的走向。第二十屆太平洋核能大會期間,記者特別采訪了歐盟聚變聯盟(Euro-Fusion)負責人多納先生(Mr. A.J.H Donne),了解當前國際核聚變研究領域的一些最新進展。

  一張與ITER計劃相互交織的歐盟聚變研究“路線圖”

  記者:對于核聚變的研究,您在論壇演講中反復提及了核聚變發展“路線圖”這一概念,請您詳細闡述一下這幅“路線圖”?

  多納:歐盟核聚變發展“路線圖”以2050年實現聚變發電為最終目標,基本分為兩個重要階段:第一階段是建造ITER,第二階段是打造歐盟自己的示范堆。我們打算在ITER建造的同時,開始設計歐盟核聚變示范堆的設計工作;ITER運行后,借助ITER的經驗與成果,著手建造核聚變示范堆。

  這張“路線圖”集中了歐盟中所有國家相關研究者的智慧,它制定的過程非常民主,歐盟的主要實驗室都參與其中,討論路線圖的主要因素,包括為了實現聚變放電這個目標所需要做的各項工作。

  當然在過去幾年的實踐中,我們也可以看到,這份“路線圖”并不是一份一成不變的規劃,而是在不斷地進行調整中。比如,與日本共同合作的國際熱核聚變材料輻射裝置(IFMIF)的進度比預期要慢一些,我們就決定在今年或明年做出一些調整,探討其他方法的可行性,各個實驗室提出的方案五花八門,我們在討論,希望從中選取最可行的。這就像導航一樣,中間遇到一些問題,堵車或走不通就要調整一下方向。總之,為盡快達到最后的目標,要不斷地調整。

  但要強調一下,“路線圖”的調整不是革命性的,而是持續更新的過程。

  基于“27國、100多所高校、27個實驗室”的歐盟聚變聯盟

  記者:您剛才提到了歐盟聚變聯盟的管理問題。2014年,歐盟成立了您所在的這家機構——歐盟聚變聯盟,旨在整合歐盟內部聚變研究力量,強化對于“路線圖”的執行。您能否介紹一下它的作用和意義?

  多納:歐盟聚變聯盟是歐盟27國100多所高校、27個實驗室建造的一個共同體,主要目的是開展跟ITER相關的一些技術方案,同時也負責歐盟核聚變示范堆的基礎設計。但是,我們并不負責ITER和歐盟示范堆的具體執行。當進入到工程階段后,我們會把聚變最新研究成果、示范堆相關理念呈交給ITER計劃歐洲執行機構——歐洲聚變能組織(F4E),由他們和歐盟相關工業界進行相關交流,完成ITER和歐盟示范堆的建設。

  記者:歐盟聚變聯盟成立之后,管理層面主要產生了哪些變化?

  多納:在過去的管理體系中,歐盟委員會和單一的國家簽署雙方合同,由各國投入核聚變研究經費,20%來自歐盟,80%是自籌。實驗室可以自由從事感興趣和認為與核聚變能源相關的實驗和工作,不一定以ITER項目為先。

  在新的管理體系中,歐盟和單一國家的雙邊合同取消了,歐盟在聚變領域的研究經費都撥給我們,由我們根據歐盟核聚變發展“路線圖”,按照研究的優先順序來決定哪些實驗室可以獲取經費。各實驗室之間,既是競爭又是合作的關系。這樣,更加整合了實驗室的資源,讓他們可以發揮各自的優勢去進行一些項目的研究。從中你可以清晰地看到,核聚變“路線圖”的執行力得以加強。

  記者:歐盟聚變聯盟成立近兩年來,研究工作取得了哪些進展?

  多納:成立以來,我們在核聚變材料研發方面做了大量的工作,致力于提高聚變相關材料的性能,取得了比較顯著的成績。比如,我們一直在和紡織業界做一些接觸,希望用鎢這種材料提取一些纖維,并在其中加入銅等元素來提高材料的抗熱等性能。

  此外,我們在如何提高氚的產量方面也在加強研究的力量。氚是聚變堆里十分重要的燃料,每年的聚變研究約需要100公斤的氚。而目前,加拿大坎杜堆產出的氚僅為25公斤,產量非常少,遠遠不夠研究所用。所以在托克馬克裝置里如何通過包層系統增值氚,是我們目前面臨的主要挑戰。

  我們仍然不斷在調整研究方案和方向,應該說,整體來看,各項工作開展都還比較順利。

  位列多米諾骨牌之首的ITER項目

  記者:在您的表述中,我們可以看到歐盟的核聚變研究和ITER項目的進展彼此交錯咬合、密不可分。參與該計劃的7方都投入了大量人力、物力、財力,對他們而言,ITER計劃與其本國核聚變研究的緊密程度,也都和歐盟的情況類似吧?

  多納:確實如此,ITER計劃至關重要,它是受控核聚變由研究走向實用的關鍵一步。

  記者:那么,如果ITER計劃不成功,是否意味著歐盟現在的聚變研究方案也就成為了沒法完成的任務?對其他參與國,甚至整個世界的聚變研究來說,是否也是如此?

  多納:可以預想,若該項目不能成功,那么參與人員就要重返實驗室從基礎研究重新開始,但各方也再不可能投入同樣大的人力、財力,重新建造一個ITER,計劃就會陷入無限期的擱置甚至停止。對這個計劃而言,我們是必須成功,沒有退路的。當然,作為核聚變領域的研究者,多年的經驗讓我對ITER計劃是有充足信心的。

  如果ITER沒有成功,打擊當然是沉重的,但是,通向成功的道路并不是唯一的。在核聚變能源研究領域,除了ITER,我們還有其他的構想,即使ITER最終未能建成,對于其他的構想不會造成太大影響。

  記者:目前,ITER計劃的一些項目出現了拖延的情況,對于這個計劃的管理頗有一些微詞。那么,您認為,ITER計劃在執行時存在哪些問題呢?

  多納:雖然各參與國文化、背景不盡不同,但是所有參與國目標一致,且ITER組織有著行之有效的工作方式。ITER機構現任總干事自去年上任以來,對工作方式和組織結構也重新進行了調整,把高層集中起來進行決策,從而更利于項目的執行。希望在新的總干事領導下,ITER項目能取得更好的進展。

  在實際的運行中,該計劃確實存在一些問題,我個人認為主要來自兩方面的原因。一是,ITER的組建機制給任務造成了一定困擾。ITER組織負責計劃的運行,但是它本身沒有經費預算,所有的經費都來自七個成員方的貢獻。這樣,ITER組織在向各成員方供應商提出任務要求時,就會存在部件發布方和制造任務承擔方之間的博弈。比如,該組織提出一個部件設計要求,制造商很可能會認為成本過高,與它進行討價還價。

  二是,ITER任務分配方面存在問題,經常是幾方共同承擔同樣部件的制造任務,由于工作接口過多,也會使工程變得更為復雜。比如,ITER項目中,真空室所用線圈由歐盟和韓國共同承擔制造,為使兩國制造線圈的材料保持一致,避免因材料構成細微差距出現變形的問題,就要不斷進行工作的對接、討論,從而增加了工作的復雜性。

  我認為,最好的解決辦法是建立一個新的協調機構,把經費交由該機構進行分配,該機構具有一定的自主決策權,同時也對其進行一些限制,這樣可以更加有效地利用經費。同時,各成員國之間應該進行知識和信息的共享,這樣可以大大降低成本,減少不必要的討論。(申文聰 楊阿卓 吳佳蔚)

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標簽:歐盟聚變聯盟 國際核聚變

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