全球最大的“人造太陽”取得重大進展 癌癥治療有望用上國產(chǎn)核技術

• 李波 2022年12月28日 來源：中研普華集團、央視財經(jīng)、中研網(wǎng) 379 18
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近期，中核集團核工業(yè)西南物理研究院傳出消息，全球最大的“人造太陽”，國際熱核聚變實驗堆(ITER)增強熱負荷第一壁完成首件制造，并且具備了批量制造條件。這次最新突破的關鍵部件“第一壁”，實際上是“人造太陽”的“防火墻”，可以直接面對燃燒的上億攝氏度等離子

近期，中核集團核工業(yè)西南物理研究院傳出消息，全球最大的“人造太陽”，國際熱核聚變實驗堆(ITER)增強熱負荷第一壁完成首件制造，并且具備了批量制造條件。這次最新突破的關鍵部件“第一壁”，實際上是“人造太陽”的“防火墻”，可以直接面對燃燒的上億攝氏度等離子體。

“人造太陽”，簡言之就是在地球上造一個裝置，模擬太陽發(fā)光發(fā)熱釋放能量，從而解決人類所面臨的能源問題?！叭嗽焯枴币话阒竾H熱核聚變實驗堆計劃。

探索開發(fā)聚變能源的國際熱核聚變實驗堆(ITER)，由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國7方共同參與建造，被譽為全世界最大的“人造太陽”。目前，ITER正在法國南部按計劃推進，預計2025年完成。

聚變能源一直被認為是人類的終極能源夢想。就在2022年11月22日，中核集團核工業(yè)西南物理研究院傳出消息：全球最大“人造太陽”核心部件——國際熱核聚變實驗堆(ITER)增強熱負荷第一壁完成首件制造，并具備了批量制造條件。

這是我國在可控核聚變領域的巨大突破，標志著中國全面突破“ITER增強熱負荷第一壁”關鍵技術，實現(xiàn)該項核心科技持續(xù)領跑，有力提升了我國在該領域的話語權。

ITER增強熱負荷第一壁，簡稱“第一壁”。它直接面對真空壁等離子體堆芯的1億攝氏度高溫，是ITER裝置最關鍵的堆芯部件，也是核聚變堆建設的關鍵技術。

中核集團核工業(yè)西南物理研究院工程技術領域首席專家、ITER增強熱負荷第一壁團隊負責人諶繼明告訴記者，太陽表面溫度約6000℃，一億攝氏度就相當于16666個太陽累計燃燒的溫度。

從真空壁堆芯一億攝氏度的高溫等離子，快速下降到外面包層-269℃，中間只間隔1米多。目前，世界上還沒有一種物質能承受上億攝氏度的高溫。無法忍受高溫，那就主動降溫。冷卻水巧妙地解決了材料抗高溫的問題，然而“第一壁”的制造加工安裝也充滿著挑戰(zhàn)。

增強熱負荷的手指部件，簡稱“手指”，是“第一壁”中最關鍵、最核心的零部件，制作難度不小。部件中銅和不銹鋼連接部位的貼合度間隙誤差需要打著手電光，從逆光角度才能看得見。

手指部件的銅表面特殊加工更是要求誤差率要小于0.01毫米。手指部件有三層，下面一層是不銹鋼，中間是銅，上面一層是金屬鈹。四川雅安的一家配套企業(yè)，用自己的“獨門絕技”，把這三種不同特性的金屬材料緊密地貼合在一起。

在十幾家配套企業(yè)的共同研發(fā)努力下，手指部件在2022年3月完成了加工制造。此后經(jīng)過8次模擬高熱負荷測試，每次持續(xù)一周，在10月順利通關。

就在諶繼明科研團隊在手指部件取得重要突破時，他的同事，李鵬遠的科研團隊也有了新的進展。李鵬遠團隊負責ITER增強熱負荷第一壁外側，也就是真空壁外面的包層——磁體支撐的研發(fā)。

與“手指”的加工制造類似，“第一壁”的磁體支撐同樣離不開眾多配套企業(yè)。因為是核能產(chǎn)品，加工要求零容忍、零缺陷。因此技術人員在實際加工前，要先借助計算機軟件，做數(shù)控程序處理。即便有計算機幫忙，這個過程的難度依然不小。

像太陽那樣利用核聚變獲得源源不斷的清潔能源供應，是人類長久以來的夢想。在這條研發(fā)的道路上，它可能是4年、5年，甚至更長時間坐科研“冷板凳”的寂寞孤獨，可能是無數(shù)日夜的重復，也可能是一次又一次測試的失敗。

“人造太陽”的每一項技術都需要反復測試。近乎苛刻的要求使得相關科技研發(fā)快速迭代，并不斷應用到民用制造業(yè)。李鵬遠團隊最近研制的高溫超導導體，就是其中的一個代表。不僅如此，參與“人造太陽”部件制造的加工配套企業(yè)也在快速發(fā)展。

癌癥治療有望用上國產(chǎn)核技術

鈷60、碳14、釔90是三種同位素原料，它們與核反應堆發(fā)生反應后，就成為帶放射性的醫(yī)用同位素。同位素鈷60，主要用于伽馬射線治療腫瘤疾病。2009年，我國已實現(xiàn)鈷60國產(chǎn)化。

同位素碳14原料，主要用于檢測幽門螺桿菌，目前主要依靠進口。釔90同位素原料，可以用于癌癥的放射性治療，目前基本依靠國外進口。

國際上使用釔90同位素的體內放射治療已經(jīng)有二十多年，我國最近幾年才開始起步。浙江省腫瘤醫(yī)院是我國釔90放射治療的臨床研究單位之一。這種放射治療適用于一些腫瘤較大，不適宜做手術或化療的癌癥患者。

不過，釔90用來進行放射治療，價格十分昂貴。這背后，是我國一直無法實現(xiàn)自主生產(chǎn)釔90同位素的現(xiàn)實。而眼下，這一情況正在發(fā)生改變。

2022年10月28日，我國最大同位素生產(chǎn)基地在浙江海鹽正式開工建設。預計2025年3月建成投產(chǎn)，這將有效解決國內同位素產(chǎn)品嚴重依賴進口的問題。釔90實現(xiàn)國產(chǎn)化，背后離不開秦山核電的努力。以國產(chǎn)釔90同位素原料為例，這第一關，就是要研制生產(chǎn)出特殊的玻璃微球。

微球制造完成后，管道的生產(chǎn)同樣不可或缺。位于浙江湖州吳興區(qū)的一家配套廠，建有世界先進水平的無縫管生產(chǎn)線和焊接管生產(chǎn)線。裝同位素原料的“靶件”管道，就是在這里制造加工的。

符合要求的管道做好后，裝入同位素原料，就成了“靶件”，“靶件”隨后進入秦山核電站核反應堆廠房。

裝有同位素原料的“靶件”，在核反應堆里面放置兩年，充分吸收反應堆裂變產(chǎn)生的中子帶有放射性后，再借助專門的屏蔽運輸容器，通過遠程操作，從核反應堆里提取出來，吊運到“乏燃料水池”，進行降溫和輻射屏蔽。

為了便于以后的運輸，隨后，這個3米多長，帶有高放射性的靶件被拆成20厘米一段的長度，再放入一個專用的容器里面，等待進一步加工。醫(yī)用同位素是核醫(yī)學發(fā)展的基礎與核心。目前，醫(yī)用同位素關鍵產(chǎn)品國產(chǎn)化的研發(fā)還在不斷進行，未來將給更多癌癥患者帶去希望。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年核電行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢綜合研究報告》顯示：

截至2022年1月5日，中國核電站分布在東部沿海8個省份分別是廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、山東、廣西、海南。在運機組裝機容量分別為1613.6萬千瓦、910.4萬千瓦、1101.2萬千瓦、660.8萬千瓦、559.40萬千瓦、271.1萬千瓦、217.2萬千瓦、130萬千瓦。

廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、廣西、海南在建機組裝機容量分別為225.2萬千瓦、225.2萬千瓦、345.2萬千瓦、127.4萬千瓦、239.28萬千瓦、236萬千瓦、252.5萬千瓦。

《“十四五”規(guī)劃和2035遠景目標綱要》，至2025年，我國核電運行裝機容量達到7000萬千瓦。國家能源局正在以“十四五”規(guī)劃綱要為指導，研究制定新一輪核電發(fā)展中長期規(guī)劃。未來一段時間，中國核電發(fā)展將是重要機遇期，發(fā)展的空間和潛力是非常巨大的。

2021年中國核電發(fā)電裝機容量5326萬千瓦，較2020年增長337萬千瓦。國家“十四五”規(guī)劃綱要明確，到2025年在運核電裝機7000萬千瓦。預計到2025年，中國核電在建裝機約5000萬千瓦。

進入2022年，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會生產(chǎn)力的顯著增強，我國能源領域發(fā)生了翻天覆地的變化。

有序穩(wěn)妥推進核電建設仍然是我國的基本戰(zhàn)略，安全高效發(fā)展核電是全面進入清潔能源時代的必然選擇。中國將在確保安全的前提下，繼續(xù)發(fā)展核電。而核電審批的提速使行業(yè)迎來復蘇，未來核電建設將加快，市場前景廣闊。

想了解更多關于核電行業(yè)專業(yè)數(shù)據(jù)分析，請點擊查看中研普華研究院出版的報告《2022-2027年核電行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢綜合研究報告》。

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