安徽合肥,一座承載著人類能源革命夢想的城市,正悄然書寫著新的歷史篇章。隨著緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)主機首個關鍵部件——杜瓦底座的毫米級精準落位,全球首個緊湊型可控核聚變裝置的組裝工作邁出關鍵一步。據新華社披露,中國計劃于2027年完成可控核聚變發電演示,2030年或將實現核聚變電力并網,這意味著人類首次掌握“人造太陽”的能源密碼。
這一突破的劃時代意義,在于它可能終結人類對化石能源的依賴。自35億年前藍藻開啟光合作用以來,地球生命始終依賴太陽的饋贈。而可控核聚變裝置的建成,將使人類首次擁有自主控制的“微型太陽”。其核心燃料氘可從海水中提取,每升海水含0.03克氘,全球海洋蘊藏的氘足夠支撐人類數百億年的能源需求。更關鍵的是,核聚變產物僅為氦氣和中子,幾乎零污染,氦氣作為重要的工業氣體,其市場價格雖達數百元每立方米,但與核聚變帶來的清潔能源相比,不過是微不足道的副產品。
核聚變的能量釋放效率堪稱驚人。實驗數據顯示,1克氘氚混合物完全聚變釋放的能量,相當于燃燒8000噸標準煤。若以海水計,每噸海水提煉的氘聚變后釋放的能量,相當于300升汽油。這種近乎無限的清潔能源,或將徹底改變人類的能源結構。但實現這一目標的技術難度超乎想象,目前全球科學家主要探索三條技術路徑。
第一條路徑是引力約束,這是恒星內部的自然反應方式。在太陽核心,1500萬攝氏度的高溫與巨大引力使氫核持續聚變。但地球的引力場遠不足以復制這一過程,人類只能望“陽”興嘆。第二條路徑是慣性約束,通過高能激光瞬間壓縮氘氚靶丸。美國國家點火裝置(NIF)曾采用此法,用192束激光將靶丸溫度提升至1億攝氏度,壓力達萬億個大氣壓,引發短暫聚變反應。中國“神光”系列裝置也在該領域取得突破,但目前仍面臨能量輸入大于輸出的問題。
第三條路徑磁約束,被視為最具可行性的方案。其原理是將氘氚加熱至1億攝氏度形成等離子體,再用強磁場將其約束在真空環內。托卡馬克裝置是該領域的代表,中國EAST(東方超環)作為全球首個全超導托卡馬克,今年1月以1億度高溫持續運行1066秒,再次刷新世界紀錄。這一突破的背后,是超導材料的革命性應用——鈮鈦合金導線在液氦冷卻下實現零電阻,使磁場強度大幅提升,解決了傳統導線因電阻導致的能量損耗難題。











