中國核聚變技術(shù)重大突破，核心性能世界領(lǐng)先，離無限能源又近一步

你還覺得無限能源是只存在于科幻電影里的妄想？今天合肥科學(xué)島傳出來的消息，直接給全球能源圈扔了個(gè)重磅炸彈。咱們國家一天之內(nèi)拿下核聚變兩個(gè)核心超導(dǎo)部件的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，兩項(xiàng)核心性能都穩(wěn)穩(wěn)站在世界領(lǐng)先位置，人造太陽的腳步比所有人預(yù)想的都要快。

走進(jìn)合肥聚變堆研究設(shè)施的廠房，你第一眼就能看到那個(gè)銀灰色的巨型環(huán)形大家伙，靜靜立在藍(lán)色地坪上。它長21米寬12米高3.3米，總重整整582噸，差不多抵得上400輛普通家用轎車，這就是剛驗(yàn)收完成的全球體積最大聚變堆超導(dǎo)磁體——環(huán)向場磁體。

很多人搞不懂這個(gè)龐然大物到底厲害在哪，說點(diǎn)直白的。核聚變要發(fā)生，得把燃料加熱到上億攝氏度，變成等離子體才行。這么高溫度的東西，沒有任何實(shí)體容器能裝下它，只能靠強(qiáng)磁場編出個(gè)無形的“磁籠”，把它懸浮約束在真空室中間。

環(huán)向場磁體就是這個(gè)磁籠的核心主力，它發(fā)出來的環(huán)形磁場就像一圈密不透風(fēng)的屏障，牢牢把亂跑的高能粒子摁住，能最大程度減少等離子體對(duì)容器壁的沖擊損耗，是聚變裝置能穩(wěn)定轉(zhuǎn)起來的基礎(chǔ)。

這套磁體的體積是國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER同類磁體的1.3倍，儲(chǔ)能直接達(dá)到人家的3倍，各項(xiàng)性能指標(biāo)都跑在全世界同類產(chǎn)品最前面。更提氣的是，從超導(dǎo)材料制備、線圈繞制到整體裝配，全鏈條所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)都是咱們自己搞定的，完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主可控，不存在被國外卡脖子的問題。

這意味著啥？咱們已經(jīng)完完全全掌握了大型聚變堆超導(dǎo)磁體的設(shè)計(jì)制造能力，再也不用看別人臉色吃飯。和環(huán)向場磁體同一天放好消息的，還有高溫超導(dǎo)中心螺管線圈。

直徑好幾米的圓柱形線圈，順順利利通過了滿工況參數(shù)測試，測出來的數(shù)據(jù)相當(dāng)亮眼，穩(wěn)定載流60千安，儲(chǔ)能6.03兆焦，最大磁場變化率每秒5.1特斯拉，接頭電阻低到0.87納歐。這個(gè)中心螺管線圈，是緊湊型聚變實(shí)驗(yàn)裝置的核心心臟，相當(dāng)于聚變裝置的“啟動(dòng)器加調(diào)節(jié)器”，負(fù)責(zé)感應(yīng)驅(qū)動(dòng)等離子體電流，還能動(dòng)態(tài)調(diào)整等離子體的約束形態(tài)。

和傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)比起來，高溫超導(dǎo)材料能在相對(duì)更高的溫度保持超導(dǎo)狀態(tài)，制冷成本更低，電流密度更高，是未來聚變堆小型化、商業(yè)化最關(guān)鍵的技術(shù)路線。咱們的科研團(tuán)隊(duì)啃下了十多個(gè)核心技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)從材料到設(shè)計(jì)再到制備工藝的完全國產(chǎn)化，關(guān)鍵指標(biāo)穩(wěn)穩(wěn)達(dá)到國際領(lǐng)先。

這個(gè)突破不光給咱們國內(nèi)的緊湊型聚變實(shí)驗(yàn)裝置備好核心部件，還給全世界走高溫超導(dǎo)聚變路線的項(xiàng)目提供了靠譜的中國方案。最近這一周，國內(nèi)核聚變領(lǐng)域簡直是喜事連臺(tái)。

就在幾天前，全球最大人造太陽ITER計(jì)劃的核心部件偏濾器，也已經(jīng)完成了全部設(shè)計(jì)認(rèn)證和制造工作，從部件研制階段轉(zhuǎn)到集成測試新階段。這次是咱們中國的團(tuán)隊(duì)牽頭做總包，這標(biāo)志著咱們在ITER核心裝備制造領(lǐng)域，完成了從供部件到做系統(tǒng)集成的跨越。

最早咱們參與國際核聚變合作，只能接一些零散零部件的加工活，慢慢攢技術(shù)，一步步拿到核心部件的研制能力，到現(xiàn)在能接整個(gè)偏濾器系統(tǒng)的集成總裝。來自中、歐、日、俄四個(gè)地方做的所有偏濾器部件，最后都要運(yùn)到中國來組裝完成，再運(yùn)往法國的ITER工地安裝。

這種角色變化，背后是咱們整個(gè)核聚變工業(yè)體系能力的全方位提升。咱們自己的環(huán)流三號(hào)裝置也在穩(wěn)步升級(jí)，按計(jì)劃2027年就能在國內(nèi)率先開展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)，完成從科學(xué)探索到工程驗(yàn)證的關(guān)鍵跨越。

按照現(xiàn)在的規(guī)劃，咱們國家大概率能在2035年建成聚變先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)堆，2045年左右建成示范發(fā)電堆。目前咱們的磁約束聚變能源研究已經(jīng)站在國際第一方陣，和全世界一起走到了向?qū)嶒?yàn)堆工程驗(yàn)證過渡的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

每次核聚變出突破，網(wǎng)上都會(huì)玩“永遠(yuǎn)還有五十年”的梗。這個(gè)調(diào)侃其實(shí)一半對(duì)一半不對(duì)，回頭看過去十年，核聚變領(lǐng)域的進(jìn)展速度其實(shí)早就超出了行業(yè)原本的預(yù)期，尤其是高溫超導(dǎo)技術(shù)成熟得這么快，直接把商業(yè)化落地的時(shí)間預(yù)期提前了不少。

核聚變?yōu)樯侗唤凶觥敖K極能源”，核心就是燃料幾乎用不完。聚變的主要燃料氘可以直接從海水里提取，一升海水里的氘完全聚變，放出來的能量就頂300升汽油。另一種燃料氚可以用鋰增殖得到，地球上的鋰儲(chǔ)量夠人類用上萬年。

而且聚變反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，也不會(huì)有核裂變那種長壽命放射性廢料，安全性比現(xiàn)在的核裂變電站高太多。當(dāng)然，咱們也得拎清楚，今天的突破還是工程部件層面的進(jìn)展，距離真正建成能發(fā)電的商用聚變堆，還有不少硬骨頭要啃。

燃燒等離子體的穩(wěn)態(tài)控制、耐高能中子轟擊的壁材料、燃料自持循環(huán)系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換效率這些問題，都得一個(gè)一個(gè)攻克，沒有一步登天的好事。但誰也不能否認(rèn)，每一個(gè)核心部件的突破，都真真切切把我們和無限能源的距離拉得更近。

曾經(jīng)遙不可及的無限能源夢，已經(jīng)從科幻小說里的想象，慢慢變成了清晰看得見的工程路線圖。我們這代人，說不定真能親眼見證終極能源落地的那一天。

參考資料：環(huán)球網(wǎng) 我國核聚變堆超導(dǎo)磁體研發(fā)取得重要突破