中國這兩家公司合作建造：全球首個全高溫超導核聚變實驗裝置！

每經編輯 杜宇

據中核五公司官方微信號7月5日消息，日前，中核五公司與中國第一家聚焦聚變能開發的商業公司正式簽訂了全高溫超導核聚變裝置總裝合同，承建全球首個全高溫超導核聚變實驗裝置，這標志著中核五公司在深耕核電建造領域的基礎上，穩步踏入核聚變工程領域，在探索人類世界未來終極能源——“人造太陽”超級工程中展現新作為。】

磁約束聚變裝置結構

目前，可控核聚變的技術路線大體有三種，分別是重力場約束核聚變，激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變。現今，磁約束核聚變研究中，托卡馬克是已發展的最有希望利用熱核聚變發電的技術方案，也被譽為“人造太陽”。托卡馬克是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器，它的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。

聚變發電

全高溫超導核聚變裝置屬于托卡馬克技術路線，它的全部磁體系統，均采用高溫超導材料建造，探索緊湊型高約束先進托卡馬克運行模式。屆時，將成為全球首臺建成運行的全高溫超導托卡馬克裝置，率先在完整裝置層面驗證全高溫超導托卡馬克技術路線的工程可行性。

磁約束等離子體示意圖

氘氚聚變反應

據上觀新聞，還記得科幻電影《流浪地球2》中推動地球的行星發動機嗎？它所利用的可控核聚變技術，正是科學家們多年來孜孜以求的。“如果實現可控核聚變，人類就可以擁有源源不斷的清潔能源。”2月22日，中國工程院院士、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置牽頭人李建剛在“墨子沙龍”作主旨演講。

圖片來源：《流浪地球2》宣傳海報

隨著人類對能源的需求越來越大，化石能源在未來兩三百年可能面臨消耗殆盡。

當化石能源枯竭，未來如何維持？人類的終極能源是什么？“國際能源署曾組織全世界3000個科學家為之討論了3年，我也是其中之一，最后大家得出一個結論：人類的終極能源=80%核聚變+20%可再生。”李建剛說。

為何是核聚變而不是核裂變？核裂變的原料鈾、釷、钚三類元素在自然界中含量極少，僅澳大利亞、哈薩克斯坦、加拿大、俄羅斯儲量較多。核裂變時產生的各種射線會對人體產生傷害，放射性物質對周圍環境也會造成污染。

“星際旅行也要依靠核聚變才能實現。”李建剛介紹了核聚變的幾大優勢：首先，原料儲量大。氘-氚聚變反應被認為相對容易實現，海水中蘊藏了約40萬億噸的氘，可用一百億年。其次，氘-氚聚變反應的產物，無排放無污染，對環境是友好的。第三，核聚變反應具有“固有安全性”。“所謂固有安全性，意味著它什么時候都是安全的，就算發生事故，隨時都可以停下來。”

另據新華社，4月12日21時，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（east）創造新的世界紀錄，成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，對探索未來的聚變堆前沿物理問題，提升核聚變能源經濟性、可行性，加快實現聚變發電具有重要意義。

這是實驗成功后的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（east）控制大廳（4月12日攝）。新華社記者 黃博涵 攝

“這次突破的主要意義在于‘高約束模式’。”中科院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤說，高約束模式下粒子的溫度、密度都大幅度提升，“這為提升未來聚變電站的發電效率，降低成本奠定了堅實物理基礎。”

每日經濟新聞綜合中核五公司官方微信號、新華社、上觀新聞

封面圖片來源：中核五公司官方微信號