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可控核聚變商業化進程加速,能源自由還有多遠?

   時間:2025-07-20 00:06:16 來源:華夏時報編輯:快訊團隊 IP:北京 發表評論無障礙通道
 

本報記者 李未來 廊坊報道

一種終極能源正在從科幻變成現實。

近期,圍繞可控核聚變商業化的探索在多個層面展開。7月17日,上交所聚焦“可控核聚變”話題,吸引產業鏈上下游核心部件、系統裝置、工程應用等領域多家企業參與交流。7月16日—18日,2025中國國際核能源與核聚變產業大會集中展示了核聚變技術、核電站設備、核燃料循環系統及核安全裝置等全產業鏈創新成果。

《華夏時報》記者了解到,中國在可控核聚變領域走在世界前列。A股不少企業披露了在可控核聚變領域的布局。聯創光電(600363.SH)布局高溫超導感應加熱設備、高溫超導磁控硅單晶設備等;英杰電氣(300820.SZ)提供磁場電源、加熱電源、控制系統電源等配套服務;合鍛智能(603011.SH)開展聚變堆、真空室、偏濾器等核心部件的制造預研工作……

“可控核聚變帶來的不是量變,而是質變,它可以推動人類文明進程的躍遷。”7月14日新奧能源研究院院長劉敏勝在接受《華夏時報》記者采訪時表示。

記者了解到,可控核聚變的技術路線有多條,從燃料角度可分為氘氚聚變、氫硼聚變等,從約束方式可分為磁約束、慣性約束(含激光約束)等。目前不少專家認為,現有技術路線中最具有商業化應用可行性的是氫硼聚變,因為其燃料豐富易得,成本低,安全環保,能高效直接發電。

遠高于化學燃燒功率

與可控核聚變相比,目前所有的能源都算是常規能源。

從反應原理上看,煤炭、石油是將化學能轉化為電能,風電是將風的動能轉化為電能,光伏是將光能轉化為電能,而核聚變是將核反應中的質量虧損轉化為能量,進而轉化為電能,遵循的是質能方程(E=mc2)。

西安交通大學物理學院教授趙永濤向記者介紹:“從當量上來講,一次核反應或者一次核聚變釋放的能量,比一次化學反應釋放的能量高100萬倍,甚至更多。所以一旦核反應起來或核燃燒起來,那比化學燃燒的功率要大得多。”

與核聚變相對應的核裂變,早已實現了商業化,典型的是核電站。

核裂變的反應條件相對寬松,不需要高溫高壓。核電站通過緩慢的鏈式反應穩定地釋放核能,這些能量被用來加熱水并產生蒸汽,進而推動發電機的輪機轉動,最終轉化為電能。

核聚變的反應條件卻相當苛刻,需要上億的溫度以及足夠高的壓力,形成高密度等離子體,同時還要通過某些手段對等離子體形成約束。

因此直至目前,可控核聚變仍停留在實驗階段,而絕大多數實驗僅已證明其科學可行性,并沒有驗證其商業性。

走在商業化路上

但有一種聚變路線已經顯現出商業化潛質,那就是氫硼聚變。

雖然目前的主流路線是氘氚聚變,但以氘氚作為燃料的聚變,氚的成本高,有輻射。氫硼聚變由氫原子核和硼原子核發生聚合反應,生成氦原子核,即α粒子,無中子。氫硼在自然界中儲量豐富,具備經濟性,α粒子穿透力小,具備安全性。

早在2017年新奧就開始了聚變商業化技術研發,布局球形環氫硼聚變技術。新奧聚變實驗首席科學家石躍江告訴《華夏時報》記者:“新奧的目標明確,就是要實現聚變能源的商業化。我們的研究都圍繞著這個目標,制定了嚴格的計劃和時間表。2035年我們要驗證氫硼聚變商業化可不可行,從那個時間點倒排。我們要做四個裝置,每個裝置的時間節點是多少,目標是什么,都是很清楚的,一環扣一環,所以我們的裝置迭代升級非常快。”

記者了解到,2018年10月至2019年8月,新奧建成“玄龍-50”裝置,這是一個中等規模的球形環物理實驗裝置。它的電流驅動曾達到170kA,創造了電子回旋波(ECRH)無感驅動世界紀錄。

圖為新奧球形環物理實驗裝置“玄龍-50U”。李未來/攝

2023年7月至2024年1月,“玄龍-50”升級為“玄龍-50U”。升級后的“玄龍-50U”參數指標提升10倍以上,并在2025年實現了百萬安培、4千萬攝氏度氫硼等離子體放電,以及1.2特斯拉強磁場穩定運行1.6秒的世界紀錄,驗證了高參數氫硼等離子體的可實現性。同時,新奧并行啟動了更高參數的“和龍-2”建設,探索解決氫硼聚變中的關鍵技術問題。項目預計2027年建成。

仍需全球努力

在全球核聚變領域,對于技術的探討都是開放的。

如新奧集團主辦的第三屆氫硼聚變研討會匯聚了中、法、德、美等11國近50家頂尖科研機構專家及國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)特派代表。

“聚變能源代表著人類的未來,作為前無古人的復雜系統科學與工程,需要我們以前所未有的力度去開放合作,以前所未有的勇氣去創新突破。”劉敏勝說道。

國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃對外發言人拉班·科布倫茨(Laban Coblentz)也認為,“作為全球最大的聚變實驗平臺,ITER計劃匯聚了來自全球的幾萬名科研人員開展國際協作。新奧在球形環氫硼聚變領域的積極探索,是對全球聚變科研發展的重要貢獻。ITER未來希望加強與私營企業的合作,攜手推動全球聚變科技加速發展。唯有通力協作,才能使關乎人類未來命運的聚變事業穩步向前。”

但氫硼聚變現在仍有一些難題需要突破,例如氫硼聚變的理想反應溫度超過10億度,目前還遠遠達不到。“不過,通過非平衡狀態的維持、燃料比例優化和反應截面的重新研究,氫硼聚變充滿希望。

非平衡狀態是氫硼聚變能夠實現的重點。以往的研究認為核聚變需要等離子體在熱平衡狀態下才可以實現,后來研究發現,氫硼聚變是可以在非平衡狀態下進行的。”西安交通大學外籍教授霍迪接受記者采訪時說。

有專家認為,氫硼聚變終將推動人類從“能源約束時代”邁向“文明能級躍升時代”,新奧也提出了“在2035年進入聚變堆階段,助力中國發出聚變能源的第一度電”的目標,人類何時能夠實現能源自由,還需要全球共同努力。

責任編輯:張蓓 主編:張豫寧

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