印度将向国际热核聚变实验堆项目出资约745亿印度卢比
2026-04-07 08:57
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维度网讯,2026年4月6日,印度《The Hindu BusinessLine》报道 据印度政府官方文件披露,印度将维持其对国际热核聚变实验堆(ITER)高达745亿印度卢比(约人民币55亿)的出资承诺

ITER是当前全球规模最大、参与方最多、技术门槛最高的可控核聚变国际合作项目,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七大核心成员方联合推进。该项目的核心目标是实现持续、稳定的高增益氘氚聚变放电,验证可控核聚变发电的科学可行性与工程可行性。根据国际能源署最新发布的《2026年能源技术展望》报告,若ITER成功,有望在2050年左右为一座接入电网的500兆瓦示范电站铺平道路

印度作为ITER项目的七个平等伙伴之一,承诺承担其约9.1%的实物贡献,由印度国内机构ITER-India负责交付。ITER-India隶属于古吉拉特邦甘地纳加尔的等离子体研究所(IPR) ,并由印度原子能机构(DAE)全额资助。其使命是“通过为ITER提供创新解决方案,赋能清洁能源未来,促进聚变研究,加强全球合作伙伴关系,共建可持续的明天”。这些实物贡献包括九个主要组件:低温恒温器,壁内屏蔽,水冷却系统,低温系统,离子回旋加速器射频加热系统,电子回旋加速器射频加热系统,诊断中性束系统,电源,以及部分诊断设备。

一、 九大核心贡献包:从巨型工程到精密诊断

依托于国内研发体系培养的人才与技术,印度的实物贡献具体体现在九个主要采购包,涵盖从基础设施到核心技术的全方位领域:

1. 低温恒温器(Cryostat)又称杜瓦,作为ITER装置最核心的外壳结构,被形象地喻为“世界最大的保温瓶”。它是一个重达3800吨、高30米、直径30米的巨型不锈钢真空室,其功能是为内部超导磁体和真空室维持所需的超低温高真空环境。这个由54个巨型部件构成的工程奇迹, 由Larsen & Toubro公司的哈兹拉工厂制造,并在ITER现场完成精密组装。在制造过程中,印度团队攻克了多项世界级工程挑战:

复杂焊接 :成功完成了20毫米至200毫米不同厚度板材的超厚板焊接,并应用了特种热丝TIG焊等先进工艺。

巨型吊装 :实现了对单件重量高达100吨的巨型模块的安全、精密吊装与定位。

变形控制 :创新地采用双操作员协同焊接技术,有效控制了焊接热变形。

极致精度 :最终确保了这个庞大结构的总体尺寸公差被严格控制在0.3%以内,其厚板焊缝全部通过了超声波检测。

2. 壁内屏蔽(IN-WALL SHIELDING) :印度负责制造约8000块特殊钢材制成的屏蔽块,用于吸收辐射,保护托卡马克结构。这些高精度部件在班加罗尔的Avasarala Technologies Ltd.生产,展现了印度在精密工程领域的实力。

3. 水冷却系统(Cooling Water System) 这是一套独特的集成水冷却系统,设计峰值负荷高达1150兆瓦,为托卡马克大多数子系统提供冷却。系统包含多种冷水机、热交换器、冷却塔、水净化装置、泵阀及管道等,主要通过与金奈的Larsen & Toubro公司合作,集成多家印度供应商完成,成功验证了应对挑战性运行参数和复杂接口的能力。

4. 低温系统(Cryogenic System :印度负责建造长达4公里的低温线和7公里常温线以及9个低温分配盒组成的复杂网络,用于输送低至4.5开尔文的超低温氦气。这一贡献直接得益于本国SST-1超导托卡马克在低温工程方面的长期积累。为达到ITER标准,ITER-India实验室建立了专用的原型低温线测试设施,测试了直径1:1、长度1:5的29米原型低温线。关键设备——流量达3千克/秒(4.3K)的低温循环泵已在日本原子能机构完成测试认证。

5. 离子回旋射频加热系统(Ion-Cyclotron RF Heating System :这是一套为ITER等离子体提供约20兆瓦外部加热的系统,包含8个功率源。目前,印度正与法国泰雷兹电子器件公司和美国大陆电子公司合作,开展基于Diacrode和Tetrode两种技术的研发工作。此项研发深深植根于印度在APF、ADITYA等装置上数十年的射频加热技术研究,旨在推动印度国内大功率射频技术的产业化发展。

6. 电子回旋射频加热系统(Electron Cyclotron RF Heating System) :另一套关键的等离子体外部加热系统,聚焦于1兆瓦、170GHz的高功率回旋管技术。目前,ITER-India实验室正在进行相关内部研发,并已启动主要部件的采购,旨在推动印度国产化回旋管射频技术,这同样离不开早期SYMPLEs等装置的研究基础。

7. 诊断中性束系统(Diagnostic Neutral Beam System) :这是一种首创性的诊断设备,用于测量ITER等离子体中的氦灰含量。其制造涉及0.011度角公差的多孔栅格、长达2米、公差仅500微米的深孔钻削、高热通量CuCrZr材料加工及电子束焊等尖端技术。印度为此建立了ROBIN单离子源测试台和长达21米的INTF束流传输测试设施进行研发验证,其中离子源与束流技术也与国内中性束注入研究一脉相承。

8. 电源系统(Power Supplies) :印度负责提供一系列多兆瓦级特种电源,包括:

为诊断中性束提供的10千伏/140安培引出电源、90千伏/70安培加速电源等。

为ICRH系统提供的8-18千伏/250千瓦驱动级和27千伏/2.8兆瓦末级电源。

为ECRH系统提供的55千伏/5.5兆瓦电源。

印度已成功为意大利帕多瓦的测试台交付了7.2兆瓦/100千伏的加速栅电源,并开发了传输150兆瓦功率的超长传输线、首台双输出高压电源以及基于固态开关的紧凑型电源原型。印度电子有限公司正组织多家本土企业生产相关组件。

9. 部分诊断组件(Some Diagnostics):印度还负责多项关键诊断设备,包括:

X射线晶体光谱仪:含晶体、探测器、真空室等。

电子回旋辐射测量系统:含迈克尔逊干涉仪、辐射计、偏振分束单元等。

电荷交换复合光谱诊断的光纤、光谱仪、探测器等。

负责9号上窗口的复杂集成与定制工作。

此外,印度还成功开发了用于70-1000GHz超宽频带低损耗传输测量的原型傅里叶变换光谱仪。这些诊断技术的开发,极大地受益于印度在ADITYA、SST-1等装置上建立起的强大诊断能力。

二、印度参与ITER项目的关键历程(2005-2025)

2005 :印度正式以全权伙伴身份加入ITER,承诺承担9.1%的建设成本,主要形式为实物贡献。

2006 :《ITER协定》由包括印度在内的七个伙伴在法国卡达拉舍签署,合作正式确立。

2007 :采购壁内屏蔽包及特殊材料(SS304B4 & SS304B7)。

2009 :完成诊断中性束系统设计评审;开展壁内屏蔽块腐蚀研究。

2010 :签署冷却水系统采购安排;与供应商签署ITER真空容器壁内屏蔽制造、预组装与供应合同。

2011 :ITER-India实验室大楼竣工。

2013 :与拉森·图布罗公司等签署低温恒温器及原型低温线制造合同;启动ITER现场低温恒温器车间建设;签署组件冷却水、冷冻水、热排斥系统及诊断中性束源合同。

2014 :完成低温恒温器底座部分模拟建造;签署Y+Z低温线合同;安装离子回旋高压电源以支持射频源研发。

2015 :发运低温恒温器底座部分第一层组件至ITER现场车间;向意大利中性束测试设施交付SPIDER束流收集器。

2016 :发运低温恒温器底座部分第二层及下部圆筒第一层组件;发运冷却水系统首批管道及热排斥系统臭氧发生器至ITER现场;完成诊断中性束加速器高压电源安装;向意大利RFX中性束测试设施发运SPIDER高压电源。

2017 :向ITER现场交付低温恒温器下部圆筒所有组件;向韩国国内机构交付真空容器第6扇区全部壁内屏蔽组件;向欧盟国内机构交付真空容器第5扇区部分壁内屏蔽块;在ITER-India实验室完成基于四极管的离子回旋射频加热源驱动级与末级放大器集成。

2018 :为意大利帕多瓦中性束测试设施的SPIDER实验成功安装自主开发的7.2兆瓦、100千伏高压电源;向ITER现场交付热交换器、卧式与立式泵、化学加药系统;与供应商签署1兆瓦测试用回旋管合同,用于ITER-India回旋管测试设施。

2019 :向ITER现场交付52号建筑的低温线及冷端终端冷箱;完成低温恒温器下部圆筒现场验收测试;交付立式涡轮泵、电机及板式热交换器;在ITER-India实验室实现3兆瓦离子回旋高压电源与射频源集成运行。

2020 :完成全部9个扇区的壁内屏蔽块制造;发运冷却水系统最后一批管道组件;完成诊断中性束系统量热计组装与工厂验收测试。

2021 :向ITER现场车间交付低温恒温器顶盖所有部件;在ITER现场完成上部圆筒扇区预组装;为回旋管测试设施开发并安装55千伏、6兆瓦高压电源。

2022 :完成诊断中性束源等离子体面向部件3微米钼涂层模拟实验;在ITER-India实验室完成兆瓦级电子回旋回旋管与电源及辅助系统的集成测试,演示满足ITER要求的1兆瓦、1000秒连续波运行。

2023 :向ITER现场交付3个辅助冷箱;交付低温恒温器仪表控制柜;与印度电子有限公司完成200千瓦、1兆赫、稳态射频发生器设计。

2024 :自主制造的首台120千瓦高功率放大器及直接腔耦合固态射频功率放大器成功通过测试;由ITER-India提供的组件冷却水系统在ITER现场投入运行;在ITER-India实验室完成诊断中性束线组件现场验收测试;所有辅助冷箱在ITER现场就位。

2025 :X组低温线及常温线安装工作完成;向ITER现场交付低温恒温器系统的光学与电气传感器及内部线缆;完成所有托卡马克低温泵壳的现场验收测试。

印度在ITER项目中的历程可以概括为‍“从加入到深度参与”的转变 。从最初的加入成员国(2005年),到建立完整的研发制造体系(2006-2008年),再到今天的关键部件交付和现场技术支持(至今),印度已经成为ITER项目不可或缺的核心合作伙伴。

三、 未来蓝图:印度的国家聚变路线图

印度对ITER的深度参与,不仅是履行国际责任,更是其实现自主聚变能源梦想的关键一环。印度已制定了明确的聚变能源发展路线图,目标是在2060年前后建成名为DEMO的聚变示范堆并向电网供电。

该路线图分为三个阶段,与ITER项目形成战略协同:

1. 第一阶段:夯实基础(当前至2030年代初) :核心任务是升级现有装置SST-1,进一步提升其等离子体电流、延长脉冲长度至1000秒以上,并验证超导磁体的长期稳定性。此阶段旨在为下一阶段的大型装置积累关键运行数据和工程经验,降低技术风险。

2. 第二阶段:聚变点火与能量增益验证(2030年代至2040年代) :核心是建设“SST-Bharat”装置。它被定位为印度的“稳态氘-氚聚变实验堆”,目标是首次实现印度的“净能量增益”(目标Q值≈5,输出聚变功率170MW)并验证氚增殖技术。该装置计划采用高温超导磁体,实现更紧凑的设计和长达10000秒的稳态运行。其最终阶段将探索“聚变-裂变混合运行”模式,目标输出130兆瓦电力,成为一个试点电站。预计造价2000-2500亿卢比,计划采用公私合作伙伴关系模式,广泛吸纳本土工业界参与。

3. 第三阶段:示范堆与并网供电(2040年代至2060年) :根据SST-Bharat的实验结果以及ITER等国际项目的经验,印度将最终决定其DEMO示范堆的技术路线——是选择“聚变-裂变混合堆”以降低初期技术门槛,还是直接迈向“纯聚变堆”以实现零裂变清洁供电。无论选择哪条路径,DEMO的目标都是实现净电力输出(目标约250兆瓦),并最终于2060年左右并网,完成从实验到商用的最后跨越。

印度对ITER的深度参与,完美嵌合于其国家聚变路线图之中,形成了“国内研发为国际贡献筑基,国际项目反哺国内能力飞跃”的良性循环。

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