“人造太阳”上的这些“超级材料”中国造

来源：中华工商时报 2021-03-03 10:40:17

“超导是一种在特殊条件下电阻为零的材料，利用这一特性可以避免导体发热，实现‘人造太阳’的长时间运行。”中国工程院院士李建刚说，当年中国启动研制“人造太阳”的时候，超导技术控制在少数发达国家手中，向国外购买超导材料，有的出尔反尔不卖，有的开价高，还只卖三流产品。

“当时国家的工业基础薄弱，科研经费也不宽裕，遇到材料‘卡脖子’，我们决定自己做。”李建刚说，边建设边研发，他们在建设全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）的过程中，发展出60多项关键技术，所需的超导、低温等尖端材料90%都是靠自己的力量研究，在自己的工厂车间里一步步试制出来的。

从超导材料、超导接头、超导配线到大型磁体系统，经过约20年的持续努力，如今中国已拥有世界先进的超导技术。“可以说，研制‘人造太阳’，也推动中国的超导材料产业前进了20年。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛介绍，如今中国已成为世界上超导材料的最大出口国，从被“卡脖子”的对象成为主供应商。

“上亿度的一团火球，碰到什么烧什么。”中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所王腾博士说，“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场约束，仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。“刚开始EAST使用的是石墨材料，热负荷能力达到每平方米1兆瓦。”如今，器壁材料已经发展到第三代，改为自主研发的钨铜合金材料，热负荷能力提升到每平方米20兆瓦。

前不久，外径超过11米、总重超过400吨的极向场6号线圈（PF6），在法国国际热核聚变实验堆现场通过最终验收测试。中科院合肥物质科学研究院研制的PF6是目前国际上最重、技术难度最高的超导磁体。

“未来的核聚变电站，可能需要一年365天、一天24小时的不间断运行，这就要求更多更强的‘超级材料’。”李建刚说，这是研制“人造太阳”最大的技术难题，也是新阶段科研工作者聚力攻关的方向。（刘菁徐海涛陈诺）