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(rénlèi)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的裂变不同，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、本质安全等显著优势，而且核聚变燃料来源氘和(hé)锂相对丰富(fēngfù)。从上世纪(shìjì)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(gōngchéng)示范，这场“人造(rénzào)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原型机(yuánxíngjī)。
5月，我国核聚变装置紧凑型(jǐncòuxíng)聚变能实验装置园区（BEST）开启工程总装。同一时期(shíqī)，美国也启动了核聚变发电原型机SPARC建设。全球(quánqiú)范围内一场围绕可控核聚变技术的(de)科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄疾步稳(wěn)
今年以来，我国可控核聚变技术商业部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板(dǐngbǎn)顺利浇筑(jiāozhù)，标志着(zhe)BEST全面进入(jìnrù)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(zǒngzhuāng)，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(shàng)，首次实现聚变(jùbiàn)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稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到(dào)“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(tūpò)和工程化应用进入新阶段。
作为(zuòwéi)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(duī)(duī)（ITER）缩小40%，但聚变功率密度提升3倍，计划2027年验证能量净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电商业化提供关键数据(shùjù)，2035年建成聚变工程示范(shìfàn)堆，2050年前实现聚变能商业化发电。
值得一提的(de)是，我国为ITER贡献突出。ITER组织4月底宣布，经过数十年努力，这一由30多个国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——世界(shìjiè)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(xiàng)实现可控核聚变能源(néngyuán)迈出关键一步。
ITER是(shì)一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置，旨在模拟(mónǐ)太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术(jìshù)商业化可行性，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克是(shì)一种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(zhuāngzhì)的“电磁心脏”。ITER组织(zǔzhī)总干事彼得罗·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(háishì)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物理(wùlǐ)研究所研制，被称为(chēngwéi)ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组重要(zhòngyào)单位之一，等离子体物理研究所承担(chéngdān)了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包，占(zhàn)中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国(měiguó)有线电视新闻网报道(bàodào)称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在(zài)波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电(fādiàn)原型机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，以达到核聚变目的。截至目前，科学界传统观点(guāndiǎn)认为，托卡马克装置越大(yuèdà)，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(dàn)磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能(néng)的(de)条件，包括超过1亿摄氏度的内部温度，预计将产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气(tiānránqì)的1000万倍。
如果一切按计划(ànjìhuà)推进，SPARC有望(yǒuwàng)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设施，预计可产生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(néngfǒu)建造足够强大的磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生(fāshēng)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(fēicháng)，其密度比空气低100万倍。同时，还要克服(kèfú)能量净增益问题。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经募集20亿美元私人资本，目标是(shì)本世纪30年代在弗吉尼亚州(fújíníyàzhōu)建成世界上第一座核聚变(héjùbiàn)供能发电厂。
今年初，美国能源部宣布为(wèi)核聚变创新研究引擎合作组织中的6个(gè)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(jiākuài)先进核反应堆部署(bùshǔ)，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(měiguó)总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，涉及对(duì)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等，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(shāngyèhuà)将(jiāng)进一步提速。
商业化仍需(xū)克服诸多挑战
国际能源署预测，到2030年，全球核聚变(héjùbiàn)市场规模有望(yǒuwàng)达到4965.5亿美元，2024至2030年间复合年均(niánjūn)增长率为7.4%。
方正证券表示，可控核聚变或作为能源终极解决方案，商业化发展前景十分(shífēn)广阔(guǎngkuò)，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(zhèngquàn)指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术研发部署加速。今年以来，国内(guónèi)相关(xiāngguān)项目招标亦加快落地，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(jiějué)，难点却集中在如何维持反应足够长时间(zhǎngshíjiān)。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，需要克服(kèfú)诸多极端条件，包括上亿度高温、强磁场、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，何时才能建成这样(zhèyàng)一台机器。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任让·保罗·阿兰认为：“我们需要考虑(kǎolǜ)培育更多核聚变用氚燃料(ránliào)所需的供应链，这需要获得(huòdé)锂资源储备。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。”
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，核聚变被誉为“人类(rénlèi)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的裂变不同，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、本质安全等显著优势，而且核聚变燃料来源氘和(hé)锂相对丰富(fēngfù)。从上世纪(shìjì)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(gōngchéng)示范，这场“人造(rénzào)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原型机(yuánxíngjī)。
5月，我国核聚变装置紧凑型(jǐncòuxíng)聚变能实验装置园区（BEST）开启工程总装。同一时期(shíqī)，美国也启动了核聚变发电原型机SPARC建设。全球(quánqiú)范围内一场围绕可控核聚变技术的(de)科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术部署蹄疾步稳(wěn)
今年以来，我国可控核聚变技术商业部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板(dǐngbǎn)顺利浇筑(jiāozhù)，标志着(zhe)BEST全面进入(jìnrù)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(zǒngzhuāng)，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(shàng)，首次实现聚变(jùbiàn)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稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到(dào)“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(tūpò)和工程化应用进入新阶段。
作为(zuòwéi)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(duī)(duī)（ITER）缩小40%，但聚变功率密度提升3倍，计划2027年验证能量净增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电商业化提供关键数据(shùjù)，2035年建成聚变工程示范(shìfàn)堆，2050年前实现聚变能商业化发电。
值得一提的(de)是，我国为ITER贡献突出。ITER组织4月底宣布，经过数十年努力，这一由30多个国家参与建造的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——世界(shìjiè)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(xiàng)实现可控核聚变能源(néngyuán)迈出关键一步。
ITER是(shì)一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置，旨在模拟(mónǐ)太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术(jìshù)商业化可行性，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯等共同资助。
托卡马克是(shì)一种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(zhuāngzhì)的“电磁心脏”。ITER组织(zǔzhī)总干事彼得罗·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(háishì)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物理(wùlǐ)研究所研制，被称为(chēngwéi)ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组重要(zhòngyào)单位之一，等离子体物理研究所承担(chéngdān)了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等众多采购包，占(zhàn)中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国(měiguó)有线电视新闻网报道(bàodào)称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在(zài)波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电(fādiàn)原型机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，以达到核聚变目的。截至目前，科学界传统观点(guāndiǎn)认为，托卡马克装置越大(yuèdà)，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(dàn)磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能(néng)的(de)条件，包括超过1亿摄氏度的内部温度，预计将产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气(tiānránqì)的1000万倍。
如果一切按计划(ànjìhuà)推进，SPARC有望(yǒuwàng)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设施，预计可产生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(néngfǒu)建造足够强大的磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生(fāshēng)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(fēicháng)，其密度比空气低100万倍。同时，还要克服(kèfú)能量净增益问题。
据悉，Commonwealth Fusion Systems公司已经募集20亿美元私人资本，目标是(shì)本世纪30年代在弗吉尼亚州(fújíníyàzhōu)建成世界上第一座核聚变(héjùbiàn)供能发电厂。
今年初，美国能源部宣布为(wèi)核聚变创新研究引擎合作组织中的6个(gè)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(jiākuài)先进核反应堆部署(bùshǔ)，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(měiguó)总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，涉及对(duì)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等，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(shāngyèhuà)将(jiāng)进一步提速。
商业化仍需(xū)克服诸多挑战
国际能源署预测，到2030年，全球核聚变(héjùbiàn)市场规模有望(yǒuwàng)达到4965.5亿美元，2024至2030年间复合年均(niánjūn)增长率为7.4%。
方正证券表示，可控核聚变或作为能源终极解决方案，商业化发展前景十分(shífēn)广阔(guǎngkuò)，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(zhèngquàn)指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术研发部署加速。今年以来，国内(guónèi)相关(xiāngguān)项目招标亦加快落地，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(jiějué)，难点却集中在如何维持反应足够长时间(zhǎngshíjiān)。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，需要克服(kèfú)诸多极端条件，包括上亿度高温、强磁场、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，何时才能建成这样(zhèyàng)一台机器。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任让·保罗·阿兰认为：“我们需要考虑(kǎolǜ)培育更多核聚变用氚燃料(ránliào)所需的供应链，这需要获得(huòdé)锂资源储备。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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