深海燃冰取圣火:我国实现全球首次海底可燃冰原位点燃
10月9日上午,广州南沙区的科考码头见证了历史性一幕——第十五届全国运动会和第十二届残疾人运动会暨第九届特殊奥林匹克运动会的火种采集仪式在此举行。与往届不同,本次“源火”直接取自南海1522米深的海底可燃冰,标志着全球首次在深海原位成功采集运动会圣火。
这一突破由广州海洋地质调查局携手浙江大学海洋学院、海洋精准感知技术全国重点实验室及东海实验室共同完成。团队通过“引光入海、燃冰成炬”的技术路径,在1500多米深的南海海底采集到清洁能源之火。一个月后,这簇来自深海的火焰将在广东省奥体中心主火炬台正式燃起。
一、海底点燃可燃冰的技术突破
可燃冰,即天然气水合物,是天然气与水在高压低温环境下形成的结晶物质。其燃烧污染远低于煤炭、石油等传统能源,被誉为绿色高效的未来能源。我国先后于2017年和2020年完成两轮试采,创下多项世界纪录,资源开发潜力巨大。
然而在深海实现可燃冰的原位采集与点燃,面临极高技术门槛。
2024年7月起,多家单位联合启动基于“海马”号ROV(无人遥控潜水器)的深海可燃冰采集与点燃系统研发。浙江大学海洋学院、海洋精准感知技术全国重点实验室与东海实验室迅速组建专项团队展开攻关。
东海实验室副主任陈家旺指出:“在1500米深海点燃可燃冰,需同时满足燃烧三要素。我们通过采集可燃冰、降压分解、气体净化与干燥等步骤,将船上太阳能转化为电能,经由光电复合缆输送至海底引燃舱,利用电阻丝发热触发气体燃烧,最终实现‘引光入海、燃冰成炬’。”
团队通过持续优化与测试,成功研制出可燃冰气泡保压采集舱、双组气体微调控阀、透明燃烧舱、高灵敏甲烷检测单元、高温加热模块及远程控制系统等核心组件。
“我们在实验室和压力舱中完成大量测试,突破了海底保压采集、气体动态调控、燃烧环境维持及废气处理等关键技术。”项目研发组副组长、浙江大学博士后葛勇强介绍。
二、跃动火苗彰显海洋科技实力
在1500米深海环境下,压力高达约15兆帕,相当于每指甲盖面积承受两名成人重量,加之甲烷易燃易爆特性,任务极具挑战。
成功关键在于“海马”号ROV与采集装置的高效协同。研发团队于去年11月完成原理样机水池试验,实现水下远程点火;12月研制出首台具备深海采火能力的海试样机。经高压模拟与系统优化,第二代样机顺利通过船上联调与深海实测。
“海马”号早在2015年于琼东南盆地发现并命名了“海马冷泉”。今年9月18日,科考船“海洋地质二号”再赴该区域执行采火任务。在科研人员精密操控下,“海马”号携传感器、摄像设备和采集工具深入1500米海底。
引燃舱内设三根并列装置——甲烷喷口、氧气喷口与引燃棒,分别对应可燃物、助燃物与点火源。各项参数达标后,甲板指令下达,电能经缆线传至海底,引燃棒逐渐升温泛红,喷口跃出稳定火苗。全球首次深海原位可燃冰采火任务圆满完成。
“这不仅是一次技术突破,更是国家海洋科技实力的体现。我们的创新构想借助全运会这一平台得以实现。”陈家旺表示,团队下一步将聚焦海底可燃冰直接利用技术,推动深海科考能源自给,助力探索海底资源与未知生物。
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