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打破国外技术封锁 建设我国核聚变堆氚回收与再循环技术工程示范装置——国家重点研发计划“CFETR等离子体排灰气中氚回收与再循环技术研究”项目取得阶段性成果
2021-11-08
核聚变能由于燃料来源广泛、释放能量大、近无污染，被认为是彻底解决能源问题的重要出路。目前，聚变能主要是通过氘和氚的聚变反应而释放出能量，氘在自然界中具有丰富的蕴藏量，几乎取之不尽；氚在自然界中微量存在，必须通过反应堆人工生产才能获得持续的氚源。因此，针对聚变反应堆氘氚燃料生产、氘氚的净化、同位素分离、氚的高效回收、氚的安全防护等氘氚燃料循环技术研究是实现聚变能商业应用的基础，开展聚变核电站氘氚燃料循环和氚的安全相关技术研究，对推动核聚变能的健康发展具有重要意义。
自2004年起，中国工程物理研究院材料研究所组建了磁约束核聚变涉氚技术研发创新团队，先后参与了国际热核实验反应堆（ITER）合作计划中氦冷固态增殖剂产氚实验包层模块（HCCB TBM）以及中国聚变工程实验堆（CFETR）两大装置氚处理工艺及涉氚材料技术研发等重大科技攻关任务。2018年，中国工程物理研究院材料研究所牵头承担了国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究项目“CFETR等离子体排灰气中氚回收与再循环技术研究”，瞄准聚变功率500 MW的聚变堆氘氚内燃料循环系统，建立集成的1︰1规模三大主工艺试验系统，开展氢氘及氦的模拟考核和适量氚的验证实验；研究掌握处理速度为2 m3/h以上的排灰气氘氚高效（＞99%效率）回收和除氚因子上亿的尾气处理、5 m3/h以上的氘氚同位素富集与分离、5 m3/h以上的氚贮存及定比例氘氚配制与供给等工艺技术以及气体组分的在线测量计量技术；完成CFETR“氚燃料内循环系统”详细概念设计的工程可行性、可靠性、合理性评估。
项目根据聚变堆氘氚内燃料循环系统的功能和技术特点，设置CFETR排灰气氘氚燃料循环工艺研究方案设计与评估、CFETR排灰气氘氚快速回收技术研究、CFETR排灰气氘氚回收尾气除氚技术研究、CFETR排灰气氘氚同位素富集与分离技术研究、CFETR氘氚燃料贮存与供给技术研究、CFETR排灰气组分分析与检测技术研究6个课题。项目汇聚了中国工程物理研究院材料研究所、中国工程物理研究院核物理与化学研究所、中国原子能科学研究院、中国科学院合肥物质科学研究院、中国科学院理化技术研究所、中国科学技术大学、浙江大学、有研工程技术研究院有限公司、中南大学、北京化工大学、西南交通大学等11家国内相关领域的技术优势单位，参与项目的主要研究人员超过100人。项目周期为2018年8月至2022年12月。
