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欧盟聚变联盟负责人谈国际核聚变研究领域新进展

发布时间:2016-4-21 17:11    来自: 中国核工业报

日前,第二十届太平洋核能大会在京举行。期间的第一场专题论坛就聚焦在核聚变领域。

众所周知,为推进核聚变研究,早在1988年,美、苏、欧、日共同启动国际热核聚变实验堆(ITER计划,旨在集全球之力攻克人类能源问题的终极关口20061221日,中、欧、印、日、韩、俄、美七方在法国巴黎签署ITER联合实施协定。20071024日,ITER国际聚变能组织(简称ITER组织)正式成立,ITER计划进入装置建造阶段。可以说,ITER计划是受控核聚变由实验室走向工程实践的关键一步。

对于核聚变研究,欧盟一直寄予厚望。身为ITER计划的执牛耳者,欧盟承担了该计划约50%的任务额度,同时,其也为自身的核聚变研究度身定做了详实的技术发展路线图。基于此,可以说,欧盟的核聚变研究现状很大程度上决定着全球核聚变研究的走向。第二十届太平洋核能大会期间,记者特别采访了欧盟聚变联盟(Euro-Fusion)负责人多纳先生(Mr. A.J.H Donne),了解当前国际核聚变研究领域的一些最新进展。

一张与ITER计划相互交织的欧盟聚变研究路线图

记者:对于核聚变的研究,您在论坛演讲中反复提及了核聚变发展路线图这一概念,请您详细阐述一下这幅路线图

多纳:欧盟核聚变发展路线图2050年实现聚变发电为最终目标,基本分为两个重要阶段:第一阶段是建造ITER,第二阶段是打造欧盟自己的示范堆。我们打算在ITER建造的同时,开始设计欧盟核聚变示范堆的设计工作;ITER运行后,借助ITER的经验与成果,着手建造核聚变示范堆。

这张路线图集中了欧盟中所有国家相关研究者的智慧,它制定的过程非常******,欧盟的主要实验室都参与其中,讨论路线图的主要因素,包括为了实现聚变放电这个目标所需要做的各项工作。

当然在过去几年的实践中,我们也可以看到,这份路线图并不是一份一成不变的规划,而是在不断地进行调整中。比如,与日本共同合作的国际热核聚变材料辐射装置(IFMIF)的进度比预期要慢一些,我们就决定在今年或明年做出一些调整,探讨其他方法的可行性,各个实验室提出的方案五花八门,我们在讨论,希望从中选取最可行的。这就像导航一样,中间遇到一些问题,堵车或走不通就要调整一下方向。总之,为尽快达到最后的目标,要不断地调整。

但要强调一下,路线图的调整不是革命性的,而是持续更新的过程。

基于“27国、100多所高校、27个实验室的欧盟聚变联盟

记者:您刚才提到了欧盟聚变联盟的管理问题。2014年,欧盟成立了您所在的这家机构——欧盟聚变联盟,旨在整合欧盟内部聚变研究力量,强化对于路线图的执行。您能否介绍一下它的作用和意义?

多纳:欧盟聚变联盟是欧盟27国、100多所高校、27个实验室建造的一个共同体,主要目的是开展跟ITER相关的一些技术方案,同时也负责欧盟核聚变示范堆的基础设计。但是,我们并不负责ITER和欧盟示范堆的具体执行。当进入到工程阶段后,我们会把聚变最新研究成果、示范堆相关理念呈交给ITER计划欧洲执行机构——欧洲聚变能组织(F4E),由他们和欧盟相关工业界进行相关交流,完成ITER和欧盟示范堆的建设。

记者:欧盟聚变联盟成立之后,管理层面主要产生了哪些变化?

多纳:在过去的管理体系中,欧盟委员会和单一的国家签署双方合同,由各国投入核聚变研究经费,20%来自欧盟,80%是自筹。实验室可以自由从事感兴趣和认为与核聚变能源相关的实验和工作,不一定以ITER项目为先。

在新的管理体系中,欧盟和单一国家的双边合同取消了,欧盟在聚变领域的研究经费都拨给我们,由我们根据欧盟核聚变发展路线图,按照研究的优先顺序来决定哪些实验室可以获取经费。各实验室之间,既是竞争又是合作的关系。这样,更加整合了实验室的资源,让他们可以发挥各自的优势去进行一些项目的研究。从中你可以清晰地看到,核聚变路线图的执行力得以加强。

记者:欧盟聚变联盟成立近两年来,研究工作取得了哪些进展?

多纳:成立以来,我们在核聚变材料研发方面做了大量的工作,致力于提高聚变相关材料的性能,取得了比较显著的成绩。比如,我们一直在和纺织业界做一些接触,希望用钨这种材料提取一些纤维,并在其中加入铜等元素来提高材料的抗热等性能。

此外,我们在如何提高氚的产量方面也在加强研究的力量。氚是聚变堆里十分重要的燃料,每年的聚变研究约需要100公斤的氚。而目前,加拿大坎杜堆产出的氚仅为25公斤,产量非常少,远远不够研究所用。所以在托克马克装置里如何通过包层系统增值氚,是我们目前面临的主要挑战。

我们仍然不断在调整研究方案和方向,应该说,整体来看,各项工作开展都还比较顺利。

位列多米诺骨牌之首的ITER项目

记者:在您的表述中,我们可以看到欧盟的核聚变研究和ITER项目的进展彼此交错咬合、密不可分。参与该计划的7方都投入了大量人力、物力、财力,对他们而言,ITER计划与其本国核聚变研究的紧密程度,也都和欧盟的情况类似吧?

多纳:确实如此,ITER计划至关重要,它是受控核聚变由研究走向实用的关键一步。

记者:那么,如果ITER计划不成功,是否意味着欧盟现在的聚变研究方案也就成为了没法完成的任务?对其他参与国,甚至整个世界的聚变研究来说,是否也是如此?

多纳:可以预想,若该项目不能成功,那么参与人员就要重返实验室从基础研究重新开始,但各方也再不可能投入同样大的人力、财力,重新建造一个ITER,计划就会陷入无限期的搁置甚至停止。对这个计划而言,我们是必须成功,没有退路的。当然,作为核聚变领域的研究者,多年的经验让我对ITER计划是有充足信心的。

如果ITER没有成功,打击当然是沉重的,但是,通向成功的道路并不是唯一的。在核聚变能源研究领域,除了ITER,我们还有其他的构想,即使ITER最终未能建成,对于其他的构想不会造成太大影响。

记者:目前,ITER计划的一些项目出现了拖延的情况,对于这个计划的管理颇有一些微词。那么,您认为,ITER计划在执行时存在哪些问题呢?

多纳:虽然各参与国文化、背景不尽相同,但是所有参与国目标一致,且ITER组织有着行之有效的工作方式。ITER机构现任总干事自去年上任以来,对工作方式和组织结构也重新进行了调整,把高层集中起来进行决策,从而更利于项目的执行。希望在新的总干事领导下,ITER项目能取得更好的进展。

在实际的运行中,该计划确实存在一些问题,我个人认为主要来自两方面的原因。一是ITER的组建机制给任务造成了一定困扰。ITER组织负责计划的运行,但是它本身没有经费预算,所有的经费都来自七个成员方的贡献。这样,ITER组织在向各成员方供应商提出任务要求时,就会存在部件发布方和制造任务承担方之间的博弈。比如,该组织提出一个部件设计要求,制造商很可能会认为成本过高,与它进行讨价还价。

二是ITER任务分配方面存在问题,经常是几方共同承担同样部件的制造任务,由于工作接口过多,也会使工程变得更为复杂。比如,ITER项目中,真空室所用线圈由欧盟和韩国共同承担制造,为使两国制造线圈的材料保持一致,避免因材料构成细微差距出现变形的问题,就要不断进行工作的对接、讨论,从而增加了工作的复杂性。

我认为,最好的解决办法是建立一个新的协调机构,把经费交由该机构进行分配,该机构具有一定的自主决策权,同时也对其进行一些限制,这样可以更加有效地利用经费。同时,各成员国之间应该进行知识和信息的共享,这样可以大大降低成本,减少不必要的讨论。

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