“終極能源”競(jìng)賽：全球首個(gè)全高溫超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，中核五公司官宣承建

日前，中核五公司在其公眾號(hào)中宣布，已與中國(guó)第一家聚焦聚變能開發(fā)的商業(yè)公司正式簽訂了全高溫超導(dǎo)核聚變裝置總裝合同，承建全球首個(gè)全高溫超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，這標(biāo)志著中核五公司在深耕核電建造領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，穩(wěn)步踏入核聚變工程領(lǐng)域，在探索人類世界未來(lái)終極能源——“人造太陽(yáng)”超級(jí)工程中展現(xiàn)新作為。

【資料圖】

中核五公司在其公開文章中介紹，目前，可控核聚變的技術(shù)路線大體有三種，分別是重力場(chǎng)約束核聚變，激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變?，F(xiàn)今，磁約束核聚變研究中，托卡馬克是已發(fā)展的最有希望利用熱核聚變發(fā)電的技術(shù)方案，也被譽(yù)為“人造太陽(yáng)”。托卡馬克是一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，它的中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋形磁場(chǎng)，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。

全高溫超導(dǎo)核聚變裝置屬于托卡馬克技術(shù)路線，它的全部磁體系統(tǒng)，均采用高溫超導(dǎo)材料建造，探索緊湊型高約束先進(jìn)托卡馬克運(yùn)行模式。屆時(shí)，將成為全球首臺(tái)建成運(yùn)行的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，率先在完整裝置層面驗(yàn)證全高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線的工程可行性。

可控核聚變進(jìn)行到哪步了？

核聚變被認(rèn)為是未來(lái)潛在的清潔能源。與目前廣泛應(yīng)用的核裂變相比，核聚變具有不產(chǎn)生核廢料、輻射少、溫室氣體零排放等優(yōu)勢(shì)，更為清潔而高效。

目前全球正在研究的可控核聚變技術(shù)路線，主要包括磁約束和激光慣性約束。

去年12月，美國(guó)能源部正式宣布了一項(xiàng)核聚變的歷史性突破。加州勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（下稱LLNL）的科學(xué)家于12月5日首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益（Net Energy Gain）”，即受控核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過(guò)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)發(fā)生的激光能量。

美國(guó)NIF走的是慣性約束路線，即用超大功率激光器產(chǎn)生激光束，射向一個(gè)含氘氚的氫球形靶丸上使其崩潰，并產(chǎn)生1億攝氏度左右的高溫，從而觸發(fā)氫原子聚變，釋放大量能量。

磁約束需要利用裝置，用磁場(chǎng)來(lái)約束聚變物質(zhì)，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場(chǎng)箍縮及磁鏡等。

其中，采用托卡馬克裝置的磁約束技術(shù)路線，通常被認(rèn)為主流的核聚變技術(shù)路線。

今年4月12日21時(shí)，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，對(duì)探索未來(lái)的聚變堆前沿物理問(wèn)題，提升核聚變能源經(jīng)濟(jì)性、可行性，加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。

“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’?！敝锌圃汉戏饰镔|(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、等離子體物理研究所所長(zhǎng)宋云濤曾經(jīng)對(duì)新華社記者表示，高約束模式下粒子的溫度、密度都大幅度提升，“這為提升未來(lái)聚變電站的發(fā)電效率，降低成本奠定了堅(jiān)實(shí)物理基礎(chǔ)。”

而已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些突破都意味著，可控核聚變距離商業(yè)化正越來(lái)越近，為中核五公司的合作奠定了理論基礎(chǔ)。

合作哪家公司？

目前在國(guó)內(nèi)，能量奇點(diǎn)、陜西星環(huán)聚能科技有限公司是最近兩年先后成立的聚焦聚變能開發(fā)的商業(yè)公司。

今年2月，成立于2021年的能量奇點(diǎn)，宣布完成近4億元人民幣的首輪融資，米哈游和蔚來(lái)資本領(lǐng)投，紅杉中國(guó)種子基金和藍(lán)馳創(chuàng)投跟投。

該公司計(jì)劃，融資主要用于研發(fā)和建設(shè)基于全高溫超導(dǎo)材料的小型托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，以及研發(fā)可用于下一代高性能聚變裝置的先進(jìn)磁體系統(tǒng)。

今年6月，陜西星環(huán)聚能科技有限公司（下稱星環(huán)聚能）正式對(duì)外宣布，完成數(shù)億元天使輪融資，用于可控聚變能開發(fā)。順為資本、中科創(chuàng)星、昆侖資本等十多家機(jī)構(gòu)參與投資。

星環(huán)聚能成立于2021年。獲得本輪融資后，該公司將在陜西省西咸新區(qū)建設(shè)球形托卡馬克聚變裝置。

此前，據(jù)財(cái)新報(bào)道，今年5月20日，能量奇點(diǎn)CEO、聯(lián)合創(chuàng)始人郭后揚(yáng)曾在第四屆上海創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)青年50人論壇上宣布，該公司將在今年建造全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克，探索緊湊型高約束先進(jìn)托卡馬克運(yùn)行模式。

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