可控核聚变技术何时商业化？
可控核聚变技术何时商业化？
可控核聚变技术何时商业化？
作为实现无限、清洁、安全能源应用的关键，核聚变被誉为(bèiyùwéi)“人类终极能源”。核聚变复制了太阳诞生过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量的裂变不同，其具有能量密度(mìdù)更高、燃料(ránliào)储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物、本质安全等显著优势，而且核聚变燃料来源氘和锂(lǐ)相对丰富。从上世纪开始探索可控核聚变技术，到现如今多(duō)国可控核聚变技术走出(zǒuchū)实验室(shíyànshì)迈向工程示范，这场“人造太阳”的梦想正加速“照进现实”。
▲美国可控核聚变技术初创企业启动建设核聚变发电(fādiàn)原型机。
5月，我国(wǒguó)核聚变装置紧凑型聚变能实验装置园区(yuánqū)（BEST）开启工程总装。同一时期，美国也启动(qǐdòng)了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内一场围绕(wéirào)可控核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术(jìshù)部署蹄疾步稳
今年以来，我国可控(kěkòng)核聚变(héjùbiàn)技术商业部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利浇筑，标志着BEST全面进入分区(fēnqū)完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽合肥开启(kāiqǐ)工程总装，较原(jiàoyuán)计划提前两个月，预计2027年建成、2030年实现发电。
BEST将在第一代中国人造太阳(tàiyáng)EAST装置基础上，首次实现聚变能发电演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展提供开创性支持。BEST核心目标是首次实现氘氚燃烧等离子体的(de)(de)稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白。光大(guāngdà)证券指出，BEST启动标志(biāozhì)着我国在可控(kěkòng)核聚变领域的技术突破和工程化应用进入新阶段。
作为全球首个(shǒugè)紧凑型聚变实验装置，BEST采用模块化设计，体积比传统装置如国际热核聚变实验堆（ITER）缩小40%，但聚变功率密度提升3倍(bèi)，计划2027年验证能量净(jìng)增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供关键数据，2035年建成聚变工程示范堆，2050年前(niánqián)实现聚变能商业化发电。
值得一提的是，我国(wǒguó)为ITER贡献突出。ITER组织4月底宣布，经过数十年努力，这一由30多个国家参与建造(jiànzào)的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——世界最大(zuìdà)、最强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造，标志着向实现可控核聚变(héjùbiàn)能源迈出关键一步。
ITER是(shì)一个能产生大规模核聚变反应(fǎnyìng)的托卡马克装置，旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术商业化可行性，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯(éluósī)等共同资助。
托卡马克是一种利用磁约束(yuēshù)来实现(shíxiàn)受控核聚变的环形容器，新建成的脉冲磁体系统是托卡马克装置的“电磁心脏”。ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基(bāsījī)说表示(biǎoshì)：“在这一国际(guójì)合作中，中国贡献至关重要。在可控核聚变领域，中国无论是在资源部署还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制(yánzhì)，被(bèi)称为ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组重要单位(dānwèi)之一(zhīyī)，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源(diànyuán)、诊断等众多采购包，占中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国(měiguó)有线电视新闻网报道(bàodào)称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电原型机SPARC建设。SPARC是一个类似“甜甜圈”形状的托卡马克装置(zhuāngzhì)。托卡马克装置中央是一个环形真空室，外面缠绕着线圈。通电的时候，托卡马克装置内部会产生巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热(jiārè)到很高温度，以达到核聚变目的。截至目前(mùqián)，科学界(kēxuéjiè)传统观点认为，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸(chǐcùn)与现有中型聚变装置相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能的(de)条件，包括(bāokuò)超过1亿摄氏度的内部(nèibù)温度，预计将(jiāng)产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气的1000万倍。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪三十年代初成为美国(měiguó)首个商业(shāngyè)可控核聚变发电设施，预计可产生400兆瓦电力，相当于15万户家庭(jiātíng)用电需求。
目前，SPARC一大障碍是能否(néngfǒu)建造(jiànzào)足够强大的磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生核聚变反应的带电气体超热云团，等离子体温度极高且(jígāoqiě)非常，其密度(mìdù)比空气低100万倍。同时，还要克服能量净增益问题。
据悉(jùxī)，Commonwealth Fusion Systems公司已经募集20亿美元私人资本(sīrénzīběn)，目标是本世纪30年代在弗吉尼亚州建成世界上(shàng)第一座核聚变供能发电厂。
今年初，美国(měiguó)能源部宣布为(wèi)核聚变(jùbiàn)创新研究引擎(yǐnqíng)合作组织中的6个项目提供1.07亿美元资金，推动美国聚变能源战略提速。根据美国《聚变能源法案》，为加快先进核反应堆部署，联邦政府将为商业核聚变装置颁发许可证，以简化商业核聚变的实施过程。
5月23日(rì)，美国(měiguó)总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，涉及对美国核管理委员会进行全面改革、修改监管流程以加快核反应堆测试等，希望2029年1月即特朗普第二任期(rènqī)结束前“测试和部署”新的核反应堆。美国媒体指出，受政策利好，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术商业化将进一步(jìnyíbù)提速。
商业化仍需克服诸多挑战(tiǎozhàn)
国际能源(néngyuán)署预测，到2030年，全球核聚变市场规模有望(yǒuwàng)达到4965.5亿美元，2024至2030年间(niánjiān)复合年均增长率为7.4%。
方正证券表示，可控(kěkòng)核聚变或作为能源终极解决方案，商业化发展前景十分广阔，近年来国内外(guónèiwài)可控核聚变项目(xiàngmù)持续推进，为商业化落地奠定基础。
湘财(xiāngcái)证券指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术研发部署加速(jiāsù)。今年以来，国内(guónèi)相关项目招标亦加快落地，看好核聚变技术发展加速。
目前，核聚变技术原理虽已基本解决，难点却集中(jízhōng)在如何维持反应(fǎnyìng)足够长时间。也就是说，虽然科学原理清晰，但创造和约束这个“小太阳”的巨大工程和物理挑战不容小觑(xiǎoqù)，需要克服诸多极端条件，包括上亿度高温(gāowēn)、强磁场、强中子辐照等。
聚变工业协会首席执行官安德鲁·霍兰德表示：“现在的问题是，何时(héshí)才能建成这样一台机器(jīqì)。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任(zhǔrèn)让·保罗·阿兰(ālán)认为：“我们需要考虑培育更多核聚变用氚燃料所需的供应链，这需要获得锂(lǐ)资源储备。全球范围内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们(wǒmen)需要尽可能多的电力，”弗吉尼亚州州长格伦·扬金强调(qiángdiào)，“谁能赢得这场竞赛，谁就能迅速抓住经济机遇。”
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欢迎分享给你的朋友！ 出品 | 中国能源报（ID：cnenergy） 编辑丨闫志强
作为实现无限、清洁、安全能源应用的关键，核聚变被誉为(bèiyùwéi)“人类终极能源”。核聚变复制了太阳诞生过程，与将重原子核分裂成较轻的原子核并释放能量的裂变不同，其具有能量密度(mìdù)更高、燃料(ránliào)储量近乎无限、不产生长寿命高放射性废物、本质安全等显著优势，而且核聚变燃料来源氘和锂(lǐ)相对丰富。从上世纪开始探索可控核聚变技术，到现如今多(duō)国可控核聚变技术走出(zǒuchū)实验室(shíyànshì)迈向工程示范，这场“人造太阳”的梦想正加速“照进现实”。
▲美国可控核聚变技术初创企业启动建设核聚变发电(fādiàn)原型机。
5月，我国(wǒguó)核聚变装置紧凑型聚变能实验装置园区(yuánqū)（BEST）开启工程总装。同一时期，美国也启动(qǐdòng)了核聚变发电原型机SPARC建设。全球范围内一场围绕(wéirào)可控核聚变技术的科技“赛跑”正悄然展开。
我国技术(jìshù)部署蹄疾步稳
今年以来，我国可控(kěkòng)核聚变(héjùbiàn)技术商业部署按下“快进键”。3月，我国核聚变装置BEST首块顶板顺利浇筑，标志着BEST全面进入分区(fēnqū)完工、分区交付的阶段；5月，BEST在安徽合肥开启(kāiqǐ)工程总装，较原(jiàoyuán)计划提前两个月，预计2027年建成、2030年实现发电。
BEST将在第一代中国人造太阳(tàiyáng)EAST装置基础上，首次实现聚变能发电演示，推动燃烧等离子物理研究，为我国聚变能发展提供开创性支持。BEST核心目标是首次实现氘氚燃烧等离子体的(de)(de)稳定运行并演示发电，填补从“实验堆”到“示范堆”的工程化空白。光大(guāngdà)证券指出，BEST启动标志(biāozhì)着我国在可控(kěkòng)核聚变领域的技术突破和工程化应用进入新阶段。
作为全球首个(shǒugè)紧凑型聚变实验装置，BEST采用模块化设计，体积比传统装置如国际热核聚变实验堆（ITER）缩小40%，但聚变功率密度提升3倍(bèi)，计划2027年验证能量净(jìng)增益，即输出能量超过输入能量，为聚变发电(fādiàn)商业化提供关键数据，2035年建成聚变工程示范堆，2050年前(niánqián)实现聚变能商业化发电。
值得一提的是，我国(wǒguó)为ITER贡献突出。ITER组织4月底宣布，经过数十年努力，这一由30多个国家参与建造(jiànzào)的“人造太阳”已完成其“电磁心脏”——世界最大(zuìdà)、最强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造，标志着向实现可控核聚变(héjùbiàn)能源迈出关键一步。
ITER是(shì)一个能产生大规模核聚变反应(fǎnyìng)的托卡马克装置，旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索可控核聚变技术商业化可行性，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯(éluósī)等共同资助。
托卡马克是一种利用磁约束(yuēshù)来实现(shíxiàn)受控核聚变的环形容器，新建成的脉冲磁体系统是托卡马克装置的“电磁心脏”。ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基(bāsījī)说表示(biǎoshì)：“在这一国际(guójì)合作中，中国贡献至关重要。在可控核聚变领域，中国无论是在资源部署还是工业能力部署方面进展都较快。”
据悉，ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制(yánzhì)，被(bèi)称为ITER磁体系统的“生命线”。作为ITER中国工作组重要单位(dānwèi)之一(zhīyī)，等离子体物理研究所承担了超导体、校正场线圈、磁体馈线、电源(diànyuán)、诊断等众多采购包，占中国承担ITER采购包任务的大部分。
美国(měiguó)有线电视新闻网报道(bàodào)称，5月，美国可控核聚变(héjùbiàn)(héjùbiàn)技术初创企业Commonwealth Fusion Systems在波士顿郊外一座工业园区启动核聚变发电原型机SPARC建设。SPARC是一个类似“甜甜圈”形状的托卡马克装置(zhuāngzhì)。托卡马克装置中央是一个环形真空室，外面缠绕着线圈。通电的时候，托卡马克装置内部会产生巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热(jiārè)到很高温度，以达到核聚变目的。截至目前(mùqián)，科学界(kēxuéjiè)传统观点认为，托卡马克装置越大，性能越强。
Commonwealth Fusion Systems公司表示，SPARC尺寸(chǐcùn)与现有中型聚变装置相当，但磁场更强。通过强大电磁铁产生适合聚变能的(de)条件，包括(bāokuò)超过1亿摄氏度的内部(nèibù)温度，预计将(jiāng)产生50—100兆瓦聚变功率，实现大于10的聚变增益。SPARC产生的能量是煤炭或天然气的1000万倍。
如果一切按计划推进，SPARC有望在本世纪三十年代初成为美国(měiguó)首个商业(shāngyè)可控核聚变发电设施，预计可产生400兆瓦电力，相当于15万户家庭(jiātíng)用电需求。
目前，SPARC一大障碍是能否(néngfǒu)建造(jiànzào)足够强大的磁体来驾驭熔融、难以驯服的等离子体，即发生核聚变反应的带电气体超热云团，等离子体温度极高且(jígāoqiě)非常，其密度(mìdù)比空气低100万倍。同时，还要克服能量净增益问题。
据悉(jùxī)，Commonwealth Fusion Systems公司已经募集20亿美元私人资本(sīrénzīběn)，目标是本世纪30年代在弗吉尼亚州建成世界上(shàng)第一座核聚变供能发电厂。
今年初，美国(měiguó)能源部宣布为(wèi)核聚变(jùbiàn)创新研究引擎(yǐnqíng)合作组织中的6个项目提供1.07亿美元资金，推动美国聚变能源战略提速。根据美国《聚变能源法案》，为加快先进核反应堆部署，联邦政府将为商业核聚变装置颁发许可证，以简化商业核聚变的实施过程。
5月23日(rì)，美国(měiguó)总统特朗普签署了一系列有关核能的行政命令，涉及对美国核管理委员会进行全面改革、修改监管流程以加快核反应堆测试等，希望2029年1月即特朗普第二任期(rènqī)结束前“测试和部署”新的核反应堆。美国媒体指出，受政策利好，美国可控核聚变(héjùbiàn)技术商业化将进一步(jìnyíbù)提速。
商业化仍需克服诸多挑战(tiǎozhàn)
国际能源(néngyuán)署预测，到2030年，全球核聚变市场规模有望(yǒuwàng)达到4965.5亿美元，2024至2030年间(niánjiān)复合年均增长率为7.4%。
方正证券表示，可控(kěkòng)核聚变或作为能源终极解决方案，商业化发展前景十分广阔，近年来国内外(guónèiwài)可控核聚变项目(xiàngmù)持续推进，为商业化落地奠定基础。
湘财(xiāngcái)证券指出，AI算力爆发带来的电力需求激增，推动核聚变技术研发部署加速(jiāsù)。今年以来，国内(guónèi)相关项目招标亦加快落地，看好核聚变技术发展加速。
目前，核聚变技术原理虽已基本解决，难点却集中(jízhōng)在如何维持反应(fǎnyìng)足够长时间。也就是说，虽然科学原理清晰，但创造和约束这个“小太阳”的巨大工程和物理挑战不容小觑(xiǎoqù)，需要克服诸多极端条件，包括上亿度高温(gāowēn)、强磁场、强中子辐照等。
聚变工业协会首席执行官安德鲁·霍兰德表示：“现在的问题是，何时(héshí)才能建成这样一台机器(jīqì)。”
美国能源部核聚变能源科学办公室主任(zhǔrèn)让·保罗·阿兰(ālán)认为：“我们需要考虑培育更多核聚变用氚燃料所需的供应链，这需要获得锂(lǐ)资源储备。全球范围内，锂需求十分旺盛。”
“数字化时代，我们(wǒmen)需要尽可能多的电力，”弗吉尼亚州州长格伦·扬金强调(qiángdiào)，“谁能赢得这场竞赛，谁就能迅速抓住经济机遇。”
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