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，核聚变被誉为“人类终极(zhōngjí)能源”。核聚变复制了太阳诞生(dànshēng)过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量的裂变不同，其具有能量密度(mìdù)更高、燃料储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物(fèiwù)、本质安全等显著优势，而且(érqiě)核聚变燃料来源(láiyuán)氘(dāo)和锂相对丰富。从上世纪开始探索可控核聚变技术，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(héjùbiàn)技术初创企业启动建设核聚变发电原型机。
5月，我国核聚变装置紧凑型聚变能实验装置园区（BEST）开启工程总装。同一(tóngyī)时期，美国(měiguó)也启动(qǐdòng)了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内一场围绕可控(kěkòng)核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄疾步(jíbù)稳
今年以来(jīnniányǐlái)，我国(wǒguó)可控核聚变(héjùbiàn)技术商业(shāngyè)部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利浇筑，标志着BEST全面(quánmiàn)进入分区完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽合肥开启工程总装，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(tàiyáng)EAST装置基础上，首次(shǒucì)实现聚变能发电(fādiàn)演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展(fāzhǎn)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)(de)稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白。光大证券指出，BEST启动标志着我国在可控核聚变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(néngliàng)净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供关键数据(shùjù)，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。ITER组织4月底宣布(xuānbù)，经过数十年努力，这一由(yóu)30多个国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——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(biāozhì)着向实现可控核聚变能源迈出(màichū)关键一步。
ITER是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置，旨在模拟太阳(tàiyáng)发光(fāguāng)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(ōuméng)、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克(tuōkǎmǎkè)是一种(yīzhǒng)利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，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(bǐdéluó)·巴拉巴斯基说表示：“在这一国际合作中，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(bùshǔ)还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体(cítǐ)馈线系统由(yóu)中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制，被称为ITER磁体系统的“生命线(shēngmìngxiàn)”。作为ITER中国工作组重要单位之一，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多(zhòngduō)采购(cǎigòu)包，占中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国有线电视新闻网报道称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电原型机SPARC建设。SPARC是一个类似“甜甜圈”形状的托卡马克(tuōkǎmǎkè)装置。托卡马克装置中央(zhōngyāng)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(chǎnshēng)巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热(jiārè)到很高温度(wēndù)，以达到核聚变目的。截至(jiézhì)目前，科学界传统(chuántǒng)观点认为，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸与现有中型聚变(jùbiàn)装置相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合(shìhé)聚变能的条件，包括超过1亿摄氏度(shèshìdù)的内部温度，预计将产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是(shì)煤炭或天然气的1000万倍(wànbèi)。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪三十(sānshí)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(chǎnshēng)400兆瓦电力，相当于15万户家庭用电需求。
目前，SPARC一大障碍是能否建造足够强大的(de)磁体来驾驭熔融(róngróng)、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，等离子体温度极高且非常，其密度比空气低100万倍(wànbèi)。同时，还要克服能量净增益问题(wèntí)。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经(yǐjīng)募集20亿美元私人资本(sīrénzīběn)，目标是(shì)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(wèi)核聚变创新研究引擎合作(hézuò)组织中的(de)6个项目提供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，联邦政府将为商业核聚变装置颁发许可证，以简化商业核聚变的实施过程。
5月23日(rì)，美国总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，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(héfǎnyìngduī)测试等，希望(xīwàng)2029年1月即特朗普第二任期结束(jiéshù)前“测试和部署(bùshǔ)”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。
商业化仍需克服诸多挑战(tiǎozhàn)
国际能源(néngyuán)署预测，到(dào)2030年，全球核聚变市场规模有望达到4965.5亿美元，2024至2030年间复合(fùhé)年均增长率为7.4%。
方正证券表示，可控核聚变或作为能源(néngyuán)终极解决方案，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(tuījìn)，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(héjùbiàn)技术研发部署加速。今年以来，国内相关(xiāngguān)项目招标亦加快落地，看好(kànhǎo)核聚变技术发展加速。
目前，核聚变技术原理虽已基本(jīběn)解决，难点却集中在如何维持反应足够(zúgòu)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小觑，需要(xūyào)克服诸多极端条件，包括上亿度高温、强(qiáng)磁场、强中子辐照等。
聚变工业协会首席执行官安德鲁·霍兰德表示：“现在的问题(wèntí)是，何时(héshí)才能建成这样一台机器。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任(zhǔrèn)让·保罗·阿兰认为(rènwéi)：“我们需要考虑培育更多核聚变用氚燃料所需的供应链，这需要获得锂(lǐ)资源储备。全球范围内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们需要尽可能多的(de)电力，”弗吉尼亚州州长格伦·扬金强调，“谁能赢得这场竞赛(jìngsài)，谁就能迅速抓住经济机遇。”
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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，核聚变被誉为“人类终极(zhōngjí)能源”。核聚变复制了太阳诞生(dànshēng)过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量的裂变不同，其具有能量密度(mìdù)更高、燃料储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物(fèiwù)、本质安全等显著优势，而且(érqiě)核聚变燃料来源(láiyuán)氘(dāo)和锂相对丰富。从上世纪开始探索可控核聚变技术，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(héjùbiàn)技术初创企业启动建设核聚变发电原型机。
5月，我国核聚变装置紧凑型聚变能实验装置园区（BEST）开启工程总装。同一(tóngyī)时期，美国(měiguó)也启动(qǐdòng)了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内一场围绕可控(kěkòng)核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄疾步(jíbù)稳
今年以来(jīnniányǐlái)，我国(wǒguó)可控核聚变(héjùbiàn)技术商业(shāngyè)部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利浇筑，标志着BEST全面(quánmiàn)进入分区完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽合肥开启工程总装，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(tàiyáng)EAST装置基础上，首次(shǒucì)实现聚变能发电(fādiàn)演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展(fāzhǎn)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)(de)稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白。光大证券指出，BEST启动标志着我国在可控核聚变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(néngliàng)净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供关键数据(shùjù)，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。ITER组织4月底宣布(xuānbù)，经过数十年努力，这一由(yóu)30多个国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——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(biāozhì)着向实现可控核聚变能源迈出(màichū)关键一步。
ITER是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置，旨在模拟太阳(tàiyáng)发光(fāguāng)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(ōuméng)、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克(tuōkǎmǎkè)是一种(yīzhǒng)利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，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(bǐdéluó)·巴拉巴斯基说表示：“在这一国际合作中，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(bùshǔ)还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体(cítǐ)馈线系统由(yóu)中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制，被称为ITER磁体系统的“生命线(shēngmìngxiàn)”。作为ITER中国工作组重要单位之一，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多(zhòngduō)采购(cǎigòu)包，占中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国有线电视新闻网报道称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电原型机SPARC建设。SPARC是一个类似“甜甜圈”形状的托卡马克(tuōkǎmǎkè)装置。托卡马克装置中央(zhōngyāng)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(chǎnshēng)巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热(jiārè)到很高温度(wēndù)，以达到核聚变目的。截至(jiézhì)目前，科学界传统(chuántǒng)观点认为，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸与现有中型聚变(jùbiàn)装置相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合(shìhé)聚变能的条件，包括超过1亿摄氏度(shèshìdù)的内部温度，预计将产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是(shì)煤炭或天然气的1000万倍(wànbèi)。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪三十(sānshí)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(chǎnshēng)400兆瓦电力，相当于15万户家庭用电需求。
目前，SPARC一大障碍是能否建造足够强大的(de)磁体来驾驭熔融(róngróng)、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，等离子体温度极高且非常，其密度比空气低100万倍(wànbèi)。同时，还要克服能量净增益问题(wèntí)。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经(yǐjīng)募集20亿美元私人资本(sīrénzīběn)，目标是(shì)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(wèi)核聚变创新研究引擎合作(hézuò)组织中的(de)6个项目提供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，联邦政府将为商业核聚变装置颁发许可证，以简化商业核聚变的实施过程。
5月23日(rì)，美国总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，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(héfǎnyìngduī)测试等，希望(xīwàng)2029年1月即特朗普第二任期结束(jiéshù)前“测试和部署(bùshǔ)”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。
商业化仍需克服诸多挑战(tiǎozhàn)
国际能源(néngyuán)署预测，到(dào)2030年，全球核聚变市场规模有望达到4965.5亿美元，2024至2030年间复合(fùhé)年均增长率为7.4%。
方正证券表示，可控核聚变或作为能源(néngyuán)终极解决方案，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(tuījìn)，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(héjùbiàn)技术研发部署加速。今年以来，国内相关(xiāngguān)项目招标亦加快落地，看好(kànhǎo)核聚变技术发展加速。
目前，核聚变技术原理虽已基本(jīběn)解决，难点却集中在如何维持反应足够(zúgòu)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小觑，需要(xūyào)克服诸多极端条件，包括上亿度高温、强(qiáng)磁场、强中子辐照等。
聚变工业协会首席执行官安德鲁·霍兰德表示：“现在的问题(wèntí)是，何时(héshí)才能建成这样一台机器。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任(zhǔrèn)让·保罗·阿兰认为(rènwéi)：“我们需要考虑培育更多核聚变用氚燃料所需的供应链，这需要获得锂(lǐ)资源储备。全球范围内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们需要尽可能多的(de)电力，”弗吉尼亚州州长格伦·扬金强调，“谁能赢得这场竞赛(jìngsài)，谁就能迅速抓住经济机遇。”
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