近日,我国核聚变领域接连传来振奋人心的消息,两项关键技术的突破引发广泛关注。这不仅标志着我国在核聚变研究上迈出了重要一步,更将能源领域的自主可控能力提升到了全新高度。
此次突破的核心在于两个关键部件的研制成功。全球最大的聚变堆超导环向场磁体已完成全部制备并通过专家验收,高温超导中心螺管线圈磁体也圆满完成满工况极限测试,核心性能达到世界领先水平。更令人振奋的是,这两套核心部件从线材、结构件到绝缘材料,再到整套制备工艺,均实现了全链条国产化,彻底摆脱了对国外技术的依赖。
核聚变为何必须依赖磁体技术?这源于其核心难题——如何约束上亿摄氏度的高温等离子体。在如此极端的温度下,地球上所有实体材料都会瞬间气化,无法直接作为容器。因此,科学家们提出“隔空约束”的方案,通过超强磁场构建一个无形的真空牢笼,将高温等离子体牢牢锁定在固定空间内,避免其与设备接触。
环向场磁体正是这一“人造太阳磁笼子”的核心骨架。作为我国夸父CRAFT项目的核心部件,它在体量和性能上均超越了国际通用的ITER聚变磁体。其体积是ITER的1.3倍,储能更是达到三倍之多。ITER是多国联合研发的国际核聚变实验堆,曾被视为全球聚变领域的标杆。然而,其核心零部件依赖多国供应链,受制因素较多。相比之下,我国的CRAFT磁体从超导线材到特种钢材,再到细微的绝缘辅料,整条产业链完全自主可控,展现了强大的产业链话语权。
如果将环向场磁体比作困住等离子体的“牢笼外壳”,那么高温超导中心螺管线圈就是整套装置的“心脏调节器”。它通过电磁感应驱动等离子体持续产生电流,同时实时微调磁场形态,确保上亿度的聚变反应稳定、持续进行,避免紊乱失控。这一部件的研制难度极高,常年处于极端工况中,需承受大电流、高压力和高频交变磁场的轮番冲击,对材料、工艺和结构设计的要求近乎人类工业的极限。
过去,国外主流采用低温超导路线,但这一技术存在明显缺陷:需要极低的液态制冷环境,设备笨重复杂,运维成本极高,难以商业化普及,只能停留在实验室阶段。我国则直接跳过这一老旧技术,专注于下一代高温超导路线。这是全球聚变领域公认的、唯一能走向小型化、实用化的未来方向。高温超导材料具有运行温度更高、电流密度更大的优势,制成的磁体系统更紧凑,能效翻倍,完美解决了低温超导的所有痛点。此次研制的线圈稳定载流可达60千安,储能6.03兆焦,接头电阻低至0.87纳欧,极致的低损耗让整套装置的稳定性达到国际领先水平。
中国核聚变的持续领跑,得益于层层递进、分工明确的完整研发体系。合肥科学岛的EAST东方超环主要负责基础验证,探索“核聚变能否稳定发生”的物理原理问题;CRAFT夸父装置则专注于工程化难题,完成聚变堆核心部件的国产化、极端工况稳定性测试和核心系统落地验证,堪称中国人造太阳的“核心部件试验场”;与CRAFT相邻建设的BEST紧凑型装置则承接实验成果,进行技术浓缩和落地验证,相当于聚变能发电的前置演示平台。最终,所有成熟技术将汇总到CFETR中国聚变工程实验堆,推动核聚变从实验室走向实际应用,真正实现并网发电。
相比之下,国外许多国家的核聚变研究多为单点突破,缺乏完整的落地链条。而我国已铺就一条从基础实验、技术验证、工程攻坚到发电示范的完整闭环赛道,为全球核聚变研究提供了“中国方案”。
核聚变的突破对普通人意味着什么?它是人类目前已知的终极清洁能源,原料取自海水,取之不尽用之不竭,反应过程零碳排放、无高污染废料。一旦实现商用,将彻底颠覆传统能源格局,摆脱对煤炭、石油的依赖,不仅大幅降低用电成本,还能从根源上解决环境污染问题。从最近接连落地的国产核心部件来看,这一天已不再遥远。