【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)