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中国聚变能发展启新篇:从实验室走向千家万户的“人造太阳”之路

时间:2025-10-21 21:39:36来源:快讯编辑:快讯

在能源探索的征程中,聚变能宛如一颗璀璨的希望之星,被人们赋予“人造太阳”的美誉。它巧妙地模拟恒星内部的核聚变反应,以氢的同位素氘和氚为“燃料”,在高达亿度的极端高温环境下,促使它们聚合成氦,并释放出巨大的能量。与当前广泛应用的核电站相比,聚变能有着显著的优势:它不依赖铀作为燃料,也不会产生高放射性废物。而且,其原料氘可以从海水中轻松提取,据估算,一升海水中的氘若完全参与反应,所释放的能量相当于三百升汽油,这无疑让它成为众多科学家眼中人类终极的清洁能源选择。

2025年,能源领域迎来一个重大里程碑——中国聚变能源有限公司在上海正式挂牌成立,注册资本高达150亿元,标志着“国家队”正式进军聚变能领域。公司公布了一份清晰且自信的发展“时间表”:计划在2027年开展聚变燃烧实验,2030年完成首个工程实验堆的总体设计,2035年建成中国首座工程实验堆,2045年前后落地首座商用示范堆,最终在本世纪中叶,让聚变电流走进千家万户。这份看似宏伟的路线图,实则有着坚实的支撑——国内在磁约束托卡马克技术领域已有三十余年的深厚积累。从合肥“东方超环”EAST成功实现1.2亿度百秒等离子体运行,到积极参与ITER国际大科学工程,再到CFETR(中国聚变工程试验堆)主机关键系统综合研究设施开工建设,中国正一步一个脚印地将“实验室里的火”推向“工程化的炉”。

若将聚变堆比作一台精密的“能量交响乐团”,那么超导磁体无疑是其中的指挥棒。它凭借看不见却强大的磁场,将上亿度的等离子体稳稳地“托”在空中,防止高温与容器壁接触。新一代高温超导带材的出现,带来了革命性的变化:运行温度从零下269℃提升至零下196℃,制冷电耗大幅降低一半,磁体体积也缩小了三成。这意味着未来的聚变电站无需再“自带一座小型水电站”来维持低温环境,度电成本有望从“科研价”降至“市场价”。与此同时,国产钨铜偏滤器、锂陶瓷氚增殖包层、低活化钢等关键部件也表现出色,陆续通过了10兆瓦每平方米热负荷的考验。这相当于在1平方厘米的面积上持续点燃10盏1千瓦的浴霸,而材料表面依然能保持稳定。

过去,科普作家常将聚变堆形容为“永远三十年”的神话,但如今,中国聚变能源有限公司用工程节点将时间表切成了实实在在的十年台阶。为了让“第一度聚变电”早日接入电网,公司提出了“先供热后供电”的创新过渡思路:在钢铁、化工园区附近建设100兆瓦级紧凑型聚变热源,直接输出600℃的高温蒸汽,用以替代燃煤锅炉。据测算,每年可为园区节省30万吨标准煤,减少80万吨二氧化碳排放。由于无需并网,项目省去了升压站、输电走廊的审批流程,建设周期缩短一半,最快2032年即可投入运营。这种“小而美”的示范项目,既能验证堆芯技术,又能培育供应链,为后续的吉瓦级纯发电堆建设奠定基础。

在燃料供应方面,中国也给出了独特的“中国方案”。氚的半衰期仅有12.3年,在自然界中几乎不存在,需要在堆内通过锂进行增殖。目前,国内已启动锂 - 6电磁同位素分离中试线,目标是在2028年形成百公斤级产能,以满足CFETR首批装料需求。同时,上海交大与申能集团联合开发的“液态锂铅包层”技术,可将氚的增殖比提升至1.3,即每消耗1公斤氚,能额外产出1.3公斤,实现“越烧越多”的良性循环。再加上从退役裂变堆中回收氚的技术路线,中国有望在全球率先建成“氚自持”示范装置,牢牢掌握燃料供应的主动权。

站在当下回望,人类对聚变能的研究已经走过了70年的漫长历程;向前展望,距离第一座商用示范堆建成还有20年的时间。这最后的“冲刺阶段”,需要材料、制造、超导、机器人、人工智能等多学科的协同努力。中国聚变能源有限公司的成立,恰似一根纽带,将散落在高校、科研院所、民营企业的“珍珠”串成了璀璨的项链:合肥的等离子体物理研究所负责堆芯物理设计,上海电气承担主机制造任务,上海超导提供千米级带材,申能集团运营示范电站,交通银行设立百亿级“聚变 - 零碳”基金,形成了覆盖“政产学研金”的完整生态系统。

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