#核聚變
【新華社】未來產業的未來力量——“人造太陽”背後的青春“聚變”
4月28日,郭晉在全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)上進行裝置偵錯。暮春時節的安徽省合肥市科學島,空氣中仍有一絲涼意,但在全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)周圍一派火熱,科研人員在機器轟鳴聲中忙碌工作,這個有“人造太陽”之稱的裝置正在進行新一輪的升級改造。郭晉和同事經常來到現場查看,期待著不久後就要開始的新實驗。4月28日,郭晉和同事在全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)升級改造現場工作。今年30歲的郭晉是EAST團隊特任副研究員,2023年,博士畢業的他來到位於科學島上的中國科學院合肥物質科學研究院電漿體物理研究所工作,他參與和見證了EAST裝置創下“億度千秒”的世界紀錄。“實驗過程中我參與了診斷物理值班,負責一套中性粒子流診斷裝置,衝擊‘億度千秒’成功時,我們所有人都非常激動。幾百人的團隊為了相同的目標一起努力,我喜歡這裡的科學氛圍。”郭晉說。4月28日,李雪純在處理“赤霄”裝置相關工作。科學島以北不遠處,便是名為“夸父”的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施園區。園區內的強流直線電漿體裝置“赤霄”旁,30歲的博士後李雪純和團隊成員一起,不斷進行實驗和復盤。“我們需要通過不斷的實驗和改進,將裝置偵錯到最佳狀態。”李雪純2021年加入“赤霄”團隊,據她介紹,“赤霄”是“夸父”的關鍵子系統之一,主要用於對未來聚變堆中的材料和部件進行測試,為研製下一代“人造太陽”核心材料提供支援。4月28日,李雪純和團隊夥伴查看“赤霄”裝置的運行狀態。目前,“夸父”19個子系統即將建成驗收。EAST升級改造完成後,將開展新一輪物理實驗,研究和探索更多新問題。在這個全球聚變裝置最集中的地區,有很多像郭晉和李雪純這樣的青年科研工作者,在各自崗位上揮灑青春與汗水,為追尋清潔高效安全的未來能源而不斷求索。(本文轉載自 新華社) (中國科學院合肥研究院電漿體所)
【十五五】“人造太陽”,重大突破
核聚變能被寫入國家“十五五”規劃綱要,並被列入未來產業重點方向。它的基本原理與太陽的能量來源相同,因此被稱為“人造太陽”。“十五五”時期是中國聚變技術從科學實驗全面轉向工程化、產業化的戰略關鍵期,當前聚變產業最新的進展如何?“十五五”時期中國“人造太陽”將從實驗室走向產業化總台央視記者 平凡:在四川成都的國家聚變產業試驗平台,“人造太陽”的核心部件第一壁,就像鎧甲一樣直接面對中心電漿體極高溫挑戰和粒子轟擊。它的核心原材料包含三種金屬:鎢、銅和不鏽鋼。第一壁位於“人造太陽”真空室最內側,是直接面向高溫電漿體的第一道防線,相當於聚變裝置的“貼身鎧甲”。目前中國已實現第一壁全流程自主研發、製造與檢測,材料、銲接工藝、高熱負荷測試等均達到國際領先水平,也是中國可控聚變工程化落地的核心突破之一。核工業西南物理研究院工程師 孫倩:它直接為了保護外圍的裝置,要承擔所有的高能粒子的熱負荷和中子的轟擊。目前所有材料都是我們自主研發的,整個工藝也是自主研發和摸索來的,代表了我們這個技術在全球已經進入了非常領先的行列。“中國環流三號”作為中國“新一代人造太陽”裝置,實現了離子溫度1.2億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的“雙億度”,聚變綜合參數達到10的20次方量級。當前,“中國環流三號”正按計畫推進全面升級,計畫2027年首次實現燃燒實驗。研究人員告訴記者,核聚變發電要實現聚變燃燒與能量輸出,再解決穩定運行、工程化可靠性問題,最終通過規模化、技術迭代降低成本。除了“中國環流三號”之外,在安徽合肥,另一個“人造太陽”項目正朝著下一個實驗目標而努力,並向商業化處理程序的整體目標有序推進。聚變產業技術“沿途下金蛋” 周邊產業“多點開花”採訪中記者瞭解到,核聚變的研發是一場覆蓋超導磁體、精密製造、特種材料、人工智慧、測控技術等百余項高精尖技術的系統性創新工程。一系列前沿技術的推廣應用,將如何帶動周邊產業發展?又將創造出多大的市場空間?在四川成都的核工業西南物理研究院,基於“人造太陽”的先進電漿體表面工程技術,科研人員正在進行非貴金屬催化電極製備,可顯著提升制氫效率,降低電解水制氫成本,對綠氫規模化發展,具有推進作用。核工業西南物理研究院應用技術開發所所長 王曉宇:我們主要是利用電漿體的高活性,在鎳基的基材表面上來鍍一層制氫電極的催化劑,這樣就能實現用非貴金屬來實現貴金屬質性電極的功能,它的成本可能只有貴金屬的十分之一。在實驗裝置上,科研人員用電漿體重整二氧化碳制合成氣,再通過進一步合成來製備燃料。相較於傳統技術,這個技術能與波動性的可再生能源深度耦合,為風電太陽能消納提供新路徑。當前,AI大模型引爆算力需求,為提升圖形處理器強大算力,全球科技企業正在快速佈局新一代玻璃基板封裝材料,聚變電漿體技術可以顯著提升玻璃基板封裝整合度。核工業西南物理研究院應用技術開發所高級工程師 陳美豔:可以把晶片的封裝互連密度提得更高,比常規的有機基板能夠提高10倍,它的成本可以降到有機基板的80%。可能在未來3到5年,有幾百億元的市場規模。聚變技術在研發過程中沉澱出大量可外溢的硬核成果,一方面推動完整聚變產業鏈快速成型,另一方面超導磁體、電漿體等核心技術,已在中國製氫、礦產分選、醫療裝備、電力傳輸等領域落地應用。“十五五”時期中國核聚變產業有望形成千億級規模從政策頂層設計到市場主體發力,中國聚變產業的創新生態正加速建構。記者瞭解到,隨著中國聚變能源有限公司等一批龍頭企業的成立,到“十五五”末期,中國核聚變產業有望形成千億級規模。在上海掛牌成立的中國聚變能源有限公司,將推動“人造太陽”項目從“實驗堆到示範堆到商用堆”三階段發展,拓展聚變產業鏈。中國聚變能源有限公司董事長 劉葉:展望未來五年,將是科研院所、高校、商業化公司等各類創新主體積極參與,高品質科技創新成果快速湧現,創新生態蓬勃發展的五年。在合肥成立的聚變新能公司,是在中科院電漿體物理研究所的技術積累基礎上成立的產業化平台,目前公司正在推動超導等技術加快應用。聚變新能(安徽)有限公司董事長 嚴建文:我想超導技術在醫療裝置、供電輸電系統方面的應用會是一個巨大量級,當然聚變成功以後它的量級會更大,這一定是兆的產業。為推動“人造太陽”的夢想加速照進現實,中國從政策引導、國際合作、機制創新等多個層面,建構起支援聚變能工程化產業化發展的“生態體系”。到“十五五”末,有望形成千億級產業規模,培育一批具備全球競爭力的核心企業。 (央視財經)
中國核聚變目標:2030年發出“第一度電”
核聚變仍面臨著科學與工程技術的多重難題,預計到2040年後才將進入商業化驗證的窗口期可控核聚變正處於從基礎研究邁向工程化應用的階段。目前中國正在瞄準百兆瓦等級的核聚變實驗設施推進建設,預計在2030年實現發電。4月17日,中國科學院電漿體所研究員李建剛在2026核能可持續發展論壇上介紹。這個項目位於安徽合肥,為中國科學院電漿體所牽頭的聚變能實驗裝置(BEST),目標聚變功率達到20兆瓦-200兆瓦,演示聚變能發電。李建剛介紹,合肥項目將圍繞著2027年建成實驗設施(BEST)、2035年建成示範設施(CFEDR)、2040年開始商業化處理程序的整體目標推進。經過數十年的技術積累與裝置運行驗證,可控核聚變研究被分為原理探索、規模試驗、燃燒實驗、實驗堆、示範堆、商用堆六個階段,目前中國聚變技術處於燃燒實驗階段。中國聚變能源有限公司總工程師鐘武律在同一個論壇上表示,未來將通過實驗堆、示範堆、商用堆的三階段發展路徑,分批攻克關鍵技術,不斷提升核心參數,逐步釋放技術風險,最終實現技術成熟、運行可靠、具備規模化部署能力的聚變產業體系;而在第一步實驗堆階段,需要全面驗證聚變的工程可行性,還有大量關鍵技術需要突破。作為典型“大科學工程”,核聚變需要長期持續且大規模的技術、資金投入和產業體系建設。在“十五五”規劃中,氫能與核聚變能、量子科技、具身智能等六個產業共同被列入未來產業重點方向;提出強化可控核聚變的技術攻關,突破氚燃料製備循環、材料輻照考驗、高性能雷射、超導磁體製造等核聚變關鍵技術,開展聚變氘氚燃燒電漿體運行實驗和多技術路徑可行性驗證,推進核聚變研發工程化處理程序。兩支核聚變“國家隊”聚變的基本原理是氫的同位素(氘和氚)在極高溫度和壓力下發生原子融合,釋放出巨大能量,反應過程與太陽的能量來源相同,因此被稱為“人造太陽”。當前主流的可控核聚變反應,第一步是將氘氚氣體電離,使其變成電漿體,然後再由外部加熱系統將電漿體加熱到上億攝氏度,這時兩個帶正電的原子核將發生融合反應。由於溫度極高,需要通過強磁場將電漿體懸浮在裝置內部,避免接觸容器壁。反應過程中產生的α粒子在磁場約束中維持電漿體的高溫,從而讓融合反應持續,實現“自持燃燒”,而另一個產物中子將實現燃料增殖和能量釋放。中國聚變產業當前最受關注的,是由兩支“國家隊”推進的兩個重點裝置,均基於磁約束托卡馬克(Tokamak)技術路線:一是由中國科學院牽頭組建的中國聚變新能公司(下稱“聚變新能”),圍繞“東方超環”(EAST)裝置,重點驗證聚變所需的穩態運行能力。另一個是中核集團下屬的中國聚變能源有限公司(下稱“中國聚變”),依託核工業西南物理研究院的新一代人造太陽“中國環流三號”開展堆芯級電漿體物理實驗研究,加速推動中國的聚變研究進入燃燒實驗新階段。聚變新能公司成立於2023年,是在中科院電漿體物理研究所的技術積累基礎上成立的產業化平台,引入安徽省國資(合計持股75%)、中國石油旗下產業資本營運平台崑崙資本(持股20%)以及社會資本共同參與,註冊資金145億元。在磁約束聚變反應中,電漿體性能關鍵在於密度、溫度和能量約束時間三者乘積(聚變三乘積),通常認為實現聚變燃燒需要達到10的21次方量級。在其他條件不變的情況下,密度越高,聚變頻率就越高。然而攻克電漿體密度一直是國際難題。2025年,“東方超環”實現了千秒級(約1066秒)電漿體穩定運行,標誌著其在長脈衝、高參數運行能力上達到國際領先水平。2026年1月,該裝置在實驗中突破長期制約托卡馬克裝置的密度極限,實現了高密度條件下的穩定電漿體運行,大幅提高聚變的能量增益。在“東方超環”的基礎上,預計在2027年建成下一代聚變裝置BEST。另一支“國家隊”中國聚變於2025年掛牌成立,依託中核集團核工業西南物理研究院(下稱“西物院”)60年的發展基礎推進組建,註冊資本150億元,中核集團及其旗下上市公司中國核電合計持股57%,同時引入產業資金中國石油崑崙資本(20%)、上海未來聚變能源(11.81%)、國綠基金(3.19%)和浙能電力(5%)等股東。在核聚變研究中,電漿體溫度達到上億攝氏度是發生聚變反應的基本條件。2025年3月,中國環流三號首次實現突破“雙億度”:即離子溫度達到1.17億度、電子溫度達到1.6億度,標誌著中國核聚變研究快速挺進“燃燒實驗”階段。同時,中國環流三號的聚變三乘積達到10的20次方量級,成功接近10的21次方的點火目標。中核集團聚變領域首席科學家段旭如3月在接受《中國電力報》採訪時表示,預計中國在2027年可開啟聚變能燃燒實驗研究;2035年左右,建成首個工程實驗堆;2045年左右,建成首個商用示範堆。科學與工程挑戰在人類能源需求持續增長、資源與環境壓力不斷加大的背景下,可控核聚變被視為“能源終極解決方案”。當前主流聚變反應使用燃料氘可從海水直接提取,氚可用氘反應制得。同時,聚變過程不產生長壽命高放射性廢物,安全性更高,符合未來清潔能源體系的發展方向。隨著人工智慧、資料中心等高耗電產業快速發展,對穩定、大規模的低碳電力需求持續上升,核聚變提供了一種兼具高能量密度與可持續性的潛在解決方案。據國際原子能機構《2025年世界聚變展望》報告,全球有近40個國家正在推進聚變計畫。據聚變諮詢機構Fusion Energy Base統計,自2021年起,全球聚變公司的股權投資規模快速增長,尤其是2023年之後,中國的投入顯著提升。2025年全球年度投資規模已接近40億美元,中國和美國佔其中絕大部分投資額。在核聚變國際合作中,ITER(國際熱核聚變實驗堆)項目是當前最具代表性的全球性大科學工程。項目由中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度七方共同參與建設,中國科學院和中核集團也是ITER項目成員。按照設計,其目標是在數百秒尺度內實現約500兆瓦的聚變功率輸出,能量增益達到10倍(即輸出的聚變能量是輸入加熱能量的10倍)。ITER項目選址於法國卡達拉舍,目前正處於安裝與系統整合階段,真正決定聚變可行性的氘氚聚變實驗結果仍需等到2039年左右才能揭曉。鐘武律表示,當前聚變領域還存在三大科學問題與三大工程問題尚未解決。三大科學問題包括:其一,還未能實現高溫電漿體穩態自持燃燒、真正開始聚變反應,相關實驗資料缺乏;其二,在高溫、高能粒子衝擊的極端工況下,聚變堆結構材料損傷如何解決;其三,關鍵燃料氚能否實現規模化循環利用。三大工程問題為:其一,大型高溫超導強場磁體技術是全球聚變領域的共識,但仍未能直接應用,還需解決如機械應力、失超保護的挑戰,並在複雜“電磁-熱-力”多場耦合條件中獲得測試資料;其二,是電漿體的運行與控制,亟待加強應用人工智慧技術進行電漿體破裂預測和應對,有效維持電漿體穩定性;其三,熱量的傳導與轉換問題,高強度且高度不穩定的熱量能否被安全匯出並有效利用。鐘武律認為,高溫超導和人工智慧兩項技術將為聚變能的發展提供重要支撐,下一步應依託中國核工業全產業鏈的優勢,以及長期積累的技術基礎推進工程實驗堆建設,率先演示驗證聚變取能與熱電轉化全過程、燃料增殖與循環全系統全流程,解決聚變能工程可行性關鍵核心問題。“聚變(的話題)很熱,但也不要被這股熱浪燒暈了。”李建剛指出,相比裂變,聚變的複雜程度要高得多,它幾乎把地球上所有的關鍵技術都用了一遍,單是主機系統就要用到低溫技術、超導技術、電磁系統、氚相關技術等。同時還橫跨廣泛的,且有待驗證的科學問題、工程技術與產業鏈條:上游的材料體系涵蓋金屬、無機非金屬、碳基材料及各類絕緣材料;中游涉及數量龐大且種類繁雜的關鍵部件;下游則是更為複雜的維運體系。 (財經雜誌)
形勢突變!外媒集體改口,一句話點破中國實力:已無需再證明自己
這幾年,你有沒有發現一個明顯的變化?以前總戴著有色眼鏡看中國的西方媒體,居然集體改口了!不再是清一色的負面抹黑,不再是陰陽怪氣的質疑,反而開始比較客觀甚至正面地報導中國,核心就一句話:中國,已經無需再向世界證明什麼。這一切的轉折點,要從2025年1月底說起。那一夜,整個矽谷集體失眠了。不是因為金融危機,也不是因為技術壟斷被打破,而是一家中國公司,用不到600萬美元的訓練成本,硬生生做出了一款性能比肩OpenAI頂級模型的開源大模型R1。可能大家對這個成本沒概念,要知道,目前全球頂尖AI模型的訓練成本,動輒就是數億甚至數十億美元,中國團隊相當於用“零頭”的錢,做到了別人花巨資才能達成的效果。更震撼的是,這款模型上線不到20天,就衝到了140個國家蘋果App Store下載排行榜的第一名。美國億萬富翁馬克·安德雷森當時說了一句話,後來被全球反覆引用——這是人工智慧的“斯普特尼克時刻”。這句話的份量,懂得都懂!1957年蘇聯發射第一顆人造衛星,給美國帶來了前所未有的戰略衝擊,那就是“斯普特尼克時刻”。如今把這個詞安在中國AI頭上,意思再明確不過,中國已經站到了與西方同一條賽道,甚至在某些領域,已經跑在了前頭。從這個節點開始,外界談論中國的語氣,徹底變了。有團隊專門扒了10家英美主串流媒體和中國相關的報導,在過去6年間,變化非常明顯。在2019年的時候,有70%的報導帶著負面色彩。但到了2025年,這個比例直接掉到40%左右,中性和正面的內容反而佔了多數。其實西方媒體的改口,從來不是靠外交辭令換來的,也不是靠爭論、辯解得來的,而是中國一項項硬邦邦的技術成果,實打實“砸”出來的。沒有花裡胡哨的宣傳,只有拿得出手的實力,這才是最有說服力的底氣。以美西方引以為傲的“半導體”來說,西方總覺得能靠光刻機卡我們的脖子。可在被美封鎖的這幾年,中國芯不僅沒有妥協或認輸,反而屢創佳績!比如北大科研團隊研製的一款基於阻變儲存器的模擬矩陣計算晶片,刷新了世界紀錄,第一次讓模擬計算的精度追平數字計算。更關鍵的是,它能在28奈米及以上的成熟工藝平台上量產,從根本上繞開了對極紫外光刻機等尖端半導體裝置的依賴。再說說核聚變,這是全球最燒錢、周期最長的領域,也是最能考驗一個國家長期投入能力的“硬骨頭”。而“中國環流三號”(新一代人造太陽)實現了原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度,正式邁入燃燒實驗階段。中國環流三號,所有核心裝置都是自主研發,技術指標穩居國際前列,別人還在反覆偵錯參數,我們已經把工程化能力擺到了檯面上。還有老百姓感受最直接的新能源汽車。比亞迪第二代刀片電池和閃充技術,直接刷新行業認知,5分鐘就能充飽電。要知道,目前市面上的快充需要60分鐘左右,超充也要30分鐘才能充到97%,比亞迪直接把時間壓縮到了個位數。以前大家買電動車,最擔心的就是“充電焦慮”,現在比亞迪用技術給出答案:充電和加油一樣快,焦慮根本不存在。業內人士直言:這種等級的技術突破,全球能跟上的沒幾家。把這些事串起來就會明白,西方媒體的集體改口,不是偶然,而是必然。中國科技在晶片、核聚變、AI、新能源等多個領域同時發力,每一項成果都硬得不像話。如果西方媒體還一味戴著有色眼鏡抹黑中國,只會慢慢失去自己的公信力。 (W侃科技)