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[科技] 可控核聚变国家队成立 “人造太阳”迎来多路径竞赛

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燃燃聊着 发表于 2024-1-3 18:48:36 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
可控核聚变国家队成立 “人造太阳”迎来多路径竞赛 第1张图片


本报记者 索寒雪 北京报道
可控核聚变被形容为“人造太阳”，即利用太阳的聚变模式，可无限生产出清洁能源，是全世界竞相角逐的下一代能源。
“临近年底，每天都有投资机构和媒体在和我们联系。”陕西星环聚能公司（以下简称“星环聚能”）人士向《中国经营报》记者表示，“现在大家都知道这是未来能源的发展方向。”
该企业创始团队核心成员均来自清华大学工程物理系聚变团队，是目前国内系统性从事磁约束可控聚变研究的顶尖团队之一。“虽然技术还处在前期阶段，但按照目前的发展，10年以内，应该可以实现商业化运作。”他向记者表示。
核聚变技术的国家队也在集结。2023年12月29日，以“核力启航 聚变未来”为主题的可控核聚变未来产业推进会召开，由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立。
至此，国内多条技术路线已经形成。
资金、人才、技术多种考验
2023年年末，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室，4次成功进行核聚变的重复性点火，成为行业新的里程碑。首次聚变点火，意味着从聚变反应中产生净能量增益。
仅从理论而言，可控核聚变所生产的清洁能源近乎无限量。“这就是说，输出的能量已经高于输入的能量。这个意义非常大。”国家电投进行核电研究的人士向记者表示。
他同时表示：“并不是所有企业都能够参与到可控核聚变研究中，前期需要特别巨大的投资。”仅是前期技术开发金额，就可能高达数十亿元。
星环聚能的技术路线是采用磁约束方式来管住等离子体，让其飘在空中，同时，用磁重联的方式加热等离子体，可以简单理解为一种自加热。
该公司利用SUNIST-2设备初步验证技术方案的可行性，至今该装置累计投入1.5亿元，包括场地改造、团队运营在内。
星环聚能计划将在下一代装置CTRFR-1，彻底验证方案的工程可行性，实现等离子体输出能量大于输入能量。而下一代装置的预算则达到了10亿元。
“业内缺少人才，缺少专家。”被采访人都认可当前这一状况。
记者从中国核电处获悉，可控核聚变创新联合体的第一批关键技术任务由13家中央企业承担，共计10项，主要面向聚变工程化的高温超导磁体、聚变堆材料、大功率储能和产氚包层等四个核心领域，开展集中攻关。
在人才之外，设备制造的挑战也非常大。目前已有的核电设备，已经不能满足核聚变的需求。
“我们现在的核电技术是裂变，不是聚变。现在裂变高温堆的温度是700摄氏度，低温堆的温度是200摄氏度。但是聚变所产生的温度要远高于这个温度。这对设备技术的要求非常高。”前述人士表示。
记者注意到，在可控核聚变创新联合体名单中，有很多传统核电设备制造商，包括中国东方电气集团、中国兵器工业集团、中国宝武钢铁、中国机械科学研究总院、长江三峡集团、中国一重、哈尔滨电气等。
技术竞赛正热
陕西星环聚能公司人士表示，目前实验任务很重，时间非常紧张。
核聚变是指由质量小的原子在一定条件下（如超高温和高压）,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
记者从国家能源局网站上获悉，中核集团核工业西南物理研究院主导下的中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M）在2022年10月19日下午实现了等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。
中核集团核工业西南物理研究院自主设计、建造的新一代“人造太阳”装置（HL-2M）在2020年12月4日建成并实现了首次放电。
来自清华大学的消息显示，2023年7月，清华大学新概念磁约束核聚变探索装置——中国联合球形托卡马克2号（SUNIST-2）建成并首次放电。
SUNIST-2是我国目前磁场最强、等离子体性能最高的球形托卡马克（如下图），设计参数为大半径0.53米，小半径0.33米，磁场1.0特斯拉，等离子体电流0.5兆安培。SUNIST-2配备了一对可移动的内部极向磁场线圈、多组固定的外部极向磁场线圈和分段式中心螺线管，以及单路输出电流高达110千安培、总功率接近100兆瓦的模块化储能磁体电源，具备丰富的等离子体位形配置和强大的等离子体控制能力。
“现在是在寻找最好的技术路线。”星环聚能公司人士向记者表示。
在这一阶段，还无法实现各个技术之间彼此借鉴的“大一统”模式。
2023年国务院国资委启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。未来产业启航行动，是聚焦新一代移动通信、人工智能、生物技术、新材料等15个重点产业领域方向，推动中央企业加快布局和发展战略性新兴产业。
中国工程院院士李建刚说：“用不到10年的时间，你们一定能看到有一盏灯在中国合肥被核聚变点亮。”
目前，可控核聚变作为人类能源问题的理想解决方案，已成为大国科技竞争的前沿阵地。
（编辑：郝成 校对：张国刚）


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