可控核聚变技术何时商业化？
可控核聚变技术何时商业化？
可控核聚变技术何时商业化？
作为实现无限、清洁、安全能源应用的关键，核聚变(héjùbiàn)被誉为“人类终极能源”。核聚变复制了太阳(tàiyáng)诞生过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量(néngliàng)的裂变(lièbiàn)不同，其具有能量密度更高、燃料储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物、本质(běnzhì)安全等显著(xiǎnzhù)优势，而且核聚变燃料来源氘和锂相对丰富。从上世纪开始探索可控(kěkòng)核聚变技术，到现如今多国可控核聚变技术走出实验室迈向工程示范，这场“人造太阳”的梦想正加速“照进现实”。
▲美国可控核聚变技术初创企业启动建设核聚变发电(fādiàn)原型机。
5月，我国(wǒguó)核聚变装置紧凑型聚变能实验(shíyàn)装置园区(yuánqū)（BEST）开启工程总装。同一时期，美国也启动了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内(nèi)一场围绕可控核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄(tí)疾步稳
今年(nián)以来(jīnniányǐlái)，我国可控核聚变技术商业部署按下“快进键(jìnjiàn)”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利(shùnlì)浇筑，标志着BEST全面进入分区完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽(ānhuī)合肥开启工程总装，较原计划提前两个月，预计2027年建成、2030年实现发电。
BEST将在第一代中国人造太阳EAST装置基础上，首次实现聚变能发电演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展提供开创性支持。BEST核心目标是首次实现氘氚燃烧等离子体的(de)稳定运行并(bìng)演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白(kòngbái)。光大证券指出，BEST启动标志着(zhe)我国在可控(kěkòng)核聚变(héjùbiàn)领域的技术突破和工程化应用进入新阶段。
作为全球首个紧凑型聚变(jùbiàn)实验装置，BEST采用模块化设计，体积比传统装置如国际热核聚变实验堆（ITER）缩小(suōxiǎo)40%，但聚变功率密度提升3倍(bèi)，计划2027年验证能量净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供(tígōng)关键数据，2035年建成聚变工程示范堆，2050年前实现聚变能商业化发电。
值得一提的是，我国为ITER贡献突出(tūchū)。ITER组织4月底宣布，经过(jīngguò)数十年努力，这一由30多个(duōgè)国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁(diàncí)心脏”——世界最大、最强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造，标志着向实现可控核聚变能源迈出关键一步。
ITER是一个能产生大规模核聚变(héjùbiàn)(héjùbiàn)反应的托卡马克装置，旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术商业化可行性，由欧盟、中国、美国(měiguó)、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克是一种(yīzhǒng)利用磁约束来实现受控核聚变的(de)(de)环形容器，新建成的脉冲磁体系统是托卡马克装置的“电磁心脏(xīnzàng)”。ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基说表示：“在(zài)这一国际合作中，中国贡献至关重要。在可控核聚变领域，中国无论是在资源部署还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体(děnglízǐtǐ)物理研究所研制，被称为ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组(gōngzuòzǔ)重要(zhòngyào)单位之一，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈(xiànquān)、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包，占中国承担ITER采购包任务的大部分(dàbùfèn)。
美国有线电视新闻网(měiguóyǒuxiàndiànshìxīnwénwǎng)报道称，5月，美国可控核聚变技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外(jiāowài)一座工业园区(gōngyèyuánqū)启动(qǐdòng)核聚变发电原型(xíng)机SPARC建设。SPARC是一个(yígè)类似“甜甜圈”形状的托卡马克装置。托卡马克装置中央是一个环形真空室，外面缠绕着线圈。通电的时候，托卡马克装置内部会产生巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到(dádào)核聚变目的。截至目前，科学界传统观点认为(rènwéi)，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸与现有(xiànyǒu)中型聚变装置(zhuāngzhì)相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能的(de)条件，包括超过1亿摄氏度的内部(nèibù)温度，预计将产生50—100兆瓦(zhàowǎ)聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气的1000万倍。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪(běnshìjì)三十年代初成为美国首个商业可控核聚变发电(fādiàn)设施，预计可产生400兆瓦电力(diànlì)，相当于15万户家庭用电需求。
目前，SPARC一大障碍是(shì)能否建造足够强大的(de)磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生核聚变反应的带电气体超热云团，等离子体温度(wēndù)极高且非常，其密度比空气低100万倍。同时，还要(háiyào)克服能量净增益问题。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经(yǐjīng)募集(mùjí)20亿美元私人资本，目标(mùbiāo)是本世纪30年代在弗吉尼亚州建成世界上第一座核聚变供能发电厂。
今年初，美国能源(néngyuán)部宣布为核聚变创新研究引擎合作组织中的6个项目提供(tígōng)1.07亿美元资金，推动美国聚变能源战略提速。根据美国《聚变能源法案》，为加快先进核反应堆部署，联邦政府将(jiāng)为商业核聚变装置颁发许可证，以(yǐ)简化商业核聚变的实施过程。
5月23日，美国(měiguó)总统特朗普签署了一系列(yīxìliè)有关(yǒuguān)核能的行政命令，涉及对美国核管理委员会进行全面改革、修改监管流程以加快核反应堆测试(cèshì)等(děng)，希望2029年1月即特朗普第二任期结束前“测试和部署”新的核反应堆。美国媒体指出，受政策利好，美国可控核聚变技术商业化将进一步提速。
商业化(shāngyèhuà)仍需克服诸多挑战
国际能源署预测(yùcè)，到2030年(nián)，全球核聚变市场规模有望达到4965.5亿美元，2024至(zhì)2030年间复合年均增长率为7.4%。
方正证券(zhèngquàn)表示，可控核聚变或作为能源终极(zhōngjí)解决方案，商业化(shāngyèhuà)发展前景十分广阔，近年来国内外可控核聚变项目持续推进，为商业化落地奠定基础。
湘财证券指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术(jìshù)研发部署加速。今年以来，国内(guónèi)相关项目(xiàngmù)招标亦加快落地，看好核聚变技术发展加速。
目前，核聚变(héjùbiàn)技术原理虽已基本解决，难点却集中在如何维持(wéichí)反应足够长时间。也就是说，虽然科学原理清晰，但创造和约束这个“小太阳”的巨大工程和物理挑战不容(bùróng)小觑，需要克服诸多极端条件(tiáojiàn)，包括上亿度高温、强磁场、强中子辐照等。
聚变(jùbiàn)工业协会首席执行官安德鲁(āndélǔ)·霍兰德表示：“现在的问题是，何时才能建成这样一台机器。”
美国能源部核聚变(héjùbiàn)能源科学办公室主任让·保罗·阿兰认为：“我们需要考虑培育更多核聚变用(yòng)氚燃料所需的供应链，这需要获得锂资源储备。全球范围(fànwéi)内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们需要尽可能多的电力，”弗吉尼亚州州长格伦(gélún)·扬金强调，“谁能赢得这场竞赛，谁就能迅速抓住(zhuāzhù)经济机遇。”
End
欢迎分享给你的朋友！ 出品 | 中国能源报（ID：cnenergy） 编辑丨闫志强
作为实现无限、清洁、安全能源应用的关键，核聚变(héjùbiàn)被誉为“人类终极能源”。核聚变复制了太阳(tàiyáng)诞生过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量(néngliàng)的裂变(lièbiàn)不同，其具有能量密度更高、燃料储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物、本质(běnzhì)安全等显著(xiǎnzhù)优势，而且核聚变燃料来源氘和锂相对丰富。从上世纪开始探索可控(kěkòng)核聚变技术，到现如今多国可控核聚变技术走出实验室迈向工程示范，这场“人造太阳”的梦想正加速“照进现实”。
▲美国可控核聚变技术初创企业启动建设核聚变发电(fādiàn)原型机。
5月，我国(wǒguó)核聚变装置紧凑型聚变能实验(shíyàn)装置园区(yuánqū)（BEST）开启工程总装。同一时期，美国也启动了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内(nèi)一场围绕可控核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄(tí)疾步稳
今年(nián)以来(jīnniányǐlái)，我国可控核聚变技术商业部署按下“快进键(jìnjiàn)”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利(shùnlì)浇筑，标志着BEST全面进入分区完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽(ānhuī)合肥开启工程总装，较原计划提前两个月，预计2027年建成、2030年实现发电。
BEST将在第一代中国人造太阳EAST装置基础上，首次实现聚变能发电演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展提供开创性支持。BEST核心目标是首次实现氘氚燃烧等离子体的(de)稳定运行并(bìng)演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白(kòngbái)。光大证券指出，BEST启动标志着(zhe)我国在可控(kěkòng)核聚变(héjùbiàn)领域的技术突破和工程化应用进入新阶段。
作为全球首个紧凑型聚变(jùbiàn)实验装置，BEST采用模块化设计，体积比传统装置如国际热核聚变实验堆（ITER）缩小(suōxiǎo)40%，但聚变功率密度提升3倍(bèi)，计划2027年验证能量净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供(tígōng)关键数据，2035年建成聚变工程示范堆，2050年前实现聚变能商业化发电。
值得一提的是，我国为ITER贡献突出(tūchū)。ITER组织4月底宣布，经过(jīngguò)数十年努力，这一由30多个(duōgè)国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁(diàncí)心脏”——世界最大、最强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造，标志着向实现可控核聚变能源迈出关键一步。
ITER是一个能产生大规模核聚变(héjùbiàn)(héjùbiàn)反应的托卡马克装置，旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术商业化可行性，由欧盟、中国、美国(měiguó)、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克是一种(yīzhǒng)利用磁约束来实现受控核聚变的(de)(de)环形容器，新建成的脉冲磁体系统是托卡马克装置的“电磁心脏(xīnzàng)”。ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基说表示：“在(zài)这一国际合作中，中国贡献至关重要。在可控核聚变领域，中国无论是在资源部署还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体(děnglízǐtǐ)物理研究所研制，被称为ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组(gōngzuòzǔ)重要(zhòngyào)单位之一，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈(xiànquān)、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包，占中国承担ITER采购包任务的大部分(dàbùfèn)。
美国有线电视新闻网(měiguóyǒuxiàndiànshìxīnwénwǎng)报道称，5月，美国可控核聚变技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外(jiāowài)一座工业园区(gōngyèyuánqū)启动(qǐdòng)核聚变发电原型(xíng)机SPARC建设。SPARC是一个(yígè)类似“甜甜圈”形状的托卡马克装置。托卡马克装置中央是一个环形真空室，外面缠绕着线圈。通电的时候，托卡马克装置内部会产生巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到(dádào)核聚变目的。截至目前，科学界传统观点认为(rènwéi)，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸与现有(xiànyǒu)中型聚变装置(zhuāngzhì)相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能的(de)条件，包括超过1亿摄氏度的内部(nèibù)温度，预计将产生50—100兆瓦(zhàowǎ)聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气的1000万倍。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪(běnshìjì)三十年代初成为美国首个商业可控核聚变发电(fādiàn)设施，预计可产生400兆瓦电力(diànlì)，相当于15万户家庭用电需求。
目前，SPARC一大障碍是(shì)能否建造足够强大的(de)磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生核聚变反应的带电气体超热云团，等离子体温度(wēndù)极高且非常，其密度比空气低100万倍。同时，还要(háiyào)克服能量净增益问题。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经(yǐjīng)募集(mùjí)20亿美元私人资本，目标(mùbiāo)是本世纪30年代在弗吉尼亚州建成世界上第一座核聚变供能发电厂。
今年初，美国能源(néngyuán)部宣布为核聚变创新研究引擎合作组织中的6个项目提供(tígōng)1.07亿美元资金，推动美国聚变能源战略提速。根据美国《聚变能源法案》，为加快先进核反应堆部署，联邦政府将(jiāng)为商业核聚变装置颁发许可证，以(yǐ)简化商业核聚变的实施过程。
5月23日，美国(měiguó)总统特朗普签署了一系列(yīxìliè)有关(yǒuguān)核能的行政命令，涉及对美国核管理委员会进行全面改革、修改监管流程以加快核反应堆测试(cèshì)等(děng)，希望2029年1月即特朗普第二任期结束前“测试和部署”新的核反应堆。美国媒体指出，受政策利好，美国可控核聚变技术商业化将进一步提速。
商业化(shāngyèhuà)仍需克服诸多挑战
国际能源署预测(yùcè)，到2030年(nián)，全球核聚变市场规模有望达到4965.5亿美元，2024至(zhì)2030年间复合年均增长率为7.4%。
方正证券(zhèngquàn)表示，可控核聚变或作为能源终极(zhōngjí)解决方案，商业化(shāngyèhuà)发展前景十分广阔，近年来国内外可控核聚变项目持续推进，为商业化落地奠定基础。
湘财证券指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术(jìshù)研发部署加速。今年以来，国内(guónèi)相关项目(xiàngmù)招标亦加快落地，看好核聚变技术发展加速。
目前，核聚变(héjùbiàn)技术原理虽已基本解决，难点却集中在如何维持(wéichí)反应足够长时间。也就是说，虽然科学原理清晰，但创造和约束这个“小太阳”的巨大工程和物理挑战不容(bùróng)小觑，需要克服诸多极端条件(tiáojiàn)，包括上亿度高温、强磁场、强中子辐照等。
聚变(jùbiàn)工业协会首席执行官安德鲁(āndélǔ)·霍兰德表示：“现在的问题是，何时才能建成这样一台机器。”
美国能源部核聚变(héjùbiàn)能源科学办公室主任让·保罗·阿兰认为：“我们需要考虑培育更多核聚变用(yòng)氚燃料所需的供应链，这需要获得锂资源储备。全球范围(fànwéi)内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们需要尽可能多的电力，”弗吉尼亚州州长格伦(gélún)·扬金强调，“谁能赢得这场竞赛，谁就能迅速抓住(zhuāzhù)经济机遇。”
相关推荐
评论列表
暂无评论，快抢沙发吧~
欢迎 你 发表评论: