超级巨无霸！它发电1小时 一家人用250年！|中国

　　原标题：超级巨无霸！它发电1小时，一家人用250年！

　　环境的破坏，资源的约束，让人类意识到与自然和谐共生的重要性。一场凝聚全球共识的行动已经开启，人们开始找寻、采集大自然所馈赠的绿色能量，在这个过程中，中国工程师们也正在为更加绿色的未来，努力和探索。

　　这一世界难题，在中国成为历史

　　云南昭通，白鹤滩水电站，它是全球在建第一大水电站，从500米的高空俯瞰，这是又一座建在高山峡谷间的工程奇观。

　　山体两岸，七台30吨级缆机，超过1000米的钢制缆索，连接了这里最为重要的空中运输通道。

　　白鹤滩大坝日均浇筑量接近6000立方米。施工过程中，最大的难题是做好混凝土温度控制，目的是为了防止出现裂缝。

　　经验丰富的中国工程师，正在尝试一种新型混凝土，混水后的温度远低于传统水泥。不仅如此，他们发明了一套智能温控系统，用来解决关于裂缝世界难题。

　　传感器时刻感知混凝土内部温度，埋设的水管能够自动接通冷水给坝体降温，即使在外界35℃以上的夏季，也可以将混凝土最高温度控制在27℃以内。精准的温度控制，是建造无缝大坝的核心。

　　当这座300米级双曲特高型拱坝建成后，要将奔腾的江水转化成强大的电能，还必须制造出性能强悍的水力发电装备。

　　今天，世界上单机容量最大的水轮发电机组，中国制造。它运转一小时可以产生100万度的电能，可以满足一个现代家庭250年的用电需求，是当之无愧的水电巨无霸。

　　它的制造难度同样刷新了行业内的最高纪录，由超过7000种零部件组成，其中决定功率和效率的关键部件，是转轮。转轮的作用是将水能捕获转化为机械能，带动发电机高速旋转产生电能。

　　34年工作经验的覃大清，马上要带领团队，打造一台全新的转轮，区别于叶片长短一致的传统转轮，这一次，覃大清他们要尝试将15个长叶片与15个短叶片组合，这样的搭配，在不增加出口水流拥挤程度的同时，把水轮机效率再提高0.5个百分点。

　　他们的目标是实现自身机械平衡，制造一台零配重的转轮。这种天然平衡意味着，前面各个经过的制造的工序都必须非常好。这是全世界水电工程师一致追求的目标，覃大清将挑战又一项世界纪录。

　　只有转轮的残余不平衡力矩低于75千克米，才满足要求。覃大清他们将加工完成的转轮送至测试工位，结果显示这台转轮的残余不平衡力矩为34.123千克米，成功实现零配重。

　　对于单机容量最大的水轮机组，转轮实现零配重，这在全球尚属首次。出厂后，它将入驻白鹤滩地下厂房，用在白鹤滩15号机组。16台世界单机容量最大的百万千瓦水轮机组，都将被安装在这里。

　　发电机转子是转轮之外的另一个关键部件。机组运行时，转子在定子内高速旋转，就可以产生源源不断的清洁电能。白鹤滩1号机组的发电机转子高达2100吨，现场没有装备能够独立将它吊起，安装这个庞然大物只能是并机操作两台1300吨的桥式起重机完成吊装。

　　转子被平稳吊起升至5.8米高，两台桥机以7米每分钟的速度前进。接下来335米的直线吊装距离，平稳匀速是关键。角度、速度，桥机司机田德梅即使是出现1毫米的操作误差，都可能给转子带来晃动，甚至与定子发生碰撞，后果不堪设想。

　　工人们不断调整转子中心位置。用时一个半小时，转子精准落入。白鹤滩1号机组的发电机转子圆满安装。

　　20年的时间，中国把水轮发电机组的单机容量从三十万千瓦提升至百万千瓦。

　　2022年，当这座世界第二大水电站建设完成，它将连接上游的乌东德、下游的溪洛渡、向家坝，组成世界上最大的水电清洁能源走廊，每年发电接近2000亿度，足以满足上海市一年的用电。

　　人造太阳倒计时，近乎无限的清洁能量未来可期

　　作为一切能量之源，太阳的内部每秒钟会有6亿吨氢聚合，产生5.95亿吨氦，在这个过程中，缺失的500万吨质量转化为能量，等同于十亿个万吨级的氢弹。我们能否制造一个太阳呢？

　　为了这个计划，杨青巍努力了37年。2020年9月，中国人研制的最新一代人造太阳正在进行最后的安装。

　　事实上，人造太阳指的是一个被称为托卡马克的科学装置。利用它，人们就可以模拟太阳内部的核聚变反应制造能量。这个过程中的温度超过一亿摄氏度，地球上没有材料能够经受得住这么高的温度，而托卡马克装置把线圈像鸟笼一样排布，由此形成的环形均匀磁场，可以将等离子体约束并悬浮在环形空间内，从而实现可控核聚变。

　　事实上，能够制造出这个规模装置的国家并不多，除中国外，只有美国、日本等少数国家。科学家们描述，可控核聚变比人类登上火星还难，它涉及众多工程学、物理学、材料学等难题。

　　第一壁指的是反应进行的环形空间内壁，这个部件直接面对上一亿摄氏度的燃烧的聚变等离子体，也被称作防火墙，让后面的部件不受到烧损。

　　高级工程师谌继明花了八年的时间，做了上千次的实验，终于找到了适合做第一壁的材料。为了兼顾导热性能和性价比，谌继明最终的方案是采用铍、铜和不锈钢组合的方式。

　　谌继明团队的研发和制造实力，同样吸引了世界的关注。2025年，由谌继明团队开发的第一壁将正式用于ITER项目，那是由中国、美国、欧盟、俄罗斯、日本、韩国、印度七方共同建造的一个核聚变实验堆，也是世界上最大的托卡马克装置，被称为当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程。

　　可控核聚变，被认为是解决未来能源的重要选择。中国人的计划是建造一座中国聚变工程实验堆CFETR，真正将可控核聚变产生的热量利用起来发电。到那时，人造太阳产生的近乎无限的清洁能量，将会最终解决能源与环境的平衡，带我们进入一个绿色发展的未来。

　　半小时观察：脚踏实地  追逐能源梦想

　　根据国际能源署的统计，2019年中国的碳排放总量是113亿吨，能源领域碳排放是98亿吨，占到了87%。因此，要实现碳达峰、碳中和，任务重大、责任艰巨，然而这既是中国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的责任担当，也是贯彻新发展理念、推动高质量发展的必然要求。今天，既清洁又可持续的新能源，已经成为了全世界的共识，我们期待未来能看到更多的绿色成绩。

　　

责任编辑：刘光博