合肥科学岛近日迎来重大科技突破,国家重大科技基础设施聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)的核心装备——全球最大尺寸、最高储能的核聚变堆环向场超导磁体,正式通过专家组验收。与此同时,配套的高温超导中心螺管线圈也成功完成满工况参数测试。这两项核心装备的国产化率达到100%,标志着我国在可控核聚变工程技术领域正式跻身全球第一梯队。
作为“人造太阳”的核心部件,超导磁体是可控核聚变领域公认的技术巅峰。此次通过验收的环向场超导磁体在尺寸和性能上均刷新全球纪录。其整体尺寸达到21米×12米×3.3米,总重量达582吨,相当于一架满载的大型客机。与国际ITER聚变堆同类型装备相比,该磁体的储能提升至原来的3倍,达到120吉焦,成为目前全球储能能力最强、工程规模最大的聚变专用超导磁体。
可控核聚变的原理是通过模拟太阳的能量生成机制,在上亿摄氏度的高温下实现等离子体聚变,从而释放清洁能源。然而,要稳定约束如此高温的等离子体,必须依靠超强超导磁体构建的“无形磁笼”,将高温物质牢牢限制在反应堆中心,防止设备被高温损毁。因此,超导磁体的性能和稳定性直接决定了“人造太阳”能否从实验室走向商业化应用。
此次突破的最大意义在于实现了全产业链的自主可控。长期以来,大型聚变超导磁体的高端超导线材、精密绕制工艺、超低温封装技术以及极端工况防护系统等关键环节,均被欧美国家垄断,成为全球聚变工程发展的核心瓶颈。我国科研团队经过六年集中攻关,成功突破了超大尺寸超导线圈精密成型、零下269℃极低温稳定运行、强辐射与超高应力环境长效服役、失超安全保护等一系列世界级技术难题,实现了从核心材料、零部件到整套工艺、测试体系的全面自主研发和制造,彻底摆脱了对外部技术的依赖。
业内专家指出,此次双磁体的成功验收,填补了我国自主聚变堆(CFETR)建设的核心硬件短板。与多国协作、进展缓慢的国际ITER项目不同,我国坚持“自主攻坚+国际合作”的双线布局。此次巨型超导磁体的工程验证成功,为我国下一代商用聚变堆奠定了坚实的技术基础,大幅缩短了可控核聚变从实验验证到稳态运行、再到商业化发电的周期。
除了在能源领域的革命性突破,这项技术还将带动万亿级高端产业集群的发展。超导材料、深低温制冷、高精度智能测控、特种高端冶金以及极端环境装备制造等上下游产业将迎来全面升级。同时,超导核心技术可跨界应用于医疗核磁、高能物理研究、高端电磁装备、前沿国防科技等多个领域,形成广泛的技术溢出效应,进一步巩固我国在高端制造和基础科研领域的实力。
可控核聚变被视为人类终极清洁能源,其原料可从海水中大量提取,具有零碳排放、无高放射性核废料、能量密度极高等优势。一旦实现商业化应用,将彻底改变传统能源格局,为国家能源安全提供根本保障,并助力全球碳中和目标的实现。尽管超导磁体的突破是聚变商用化的关键一步,但科研团队仍需持续攻克长脉冲稳态等离子体精准控制、氚燃料自持增殖、高效能量提取、耐辐射特种材料等核心难题,以进一步提升聚变堆系统的稳定性和经济性。