中国人造太阳项目商业化发电的步伐正在加快,把商用发电的目标设定在了2045年。根据中核集团的规划,这个过程分为三个步骤:实验堆、示范堆和商业堆。到了2035年左右,中国将建成首个工程实验堆,比如CFETR,进行大规模科学实验来验证工程可行性。接着是2045年左右建成聚变商业示范堆,实现连续电力输出。最后到了2050年,聚变能将成为能源结构的重要组成部分。为了实现这一目标,中国需要克服几个技术瓶颈。首先是稳态运行能力,当前的实验装置只能维持数十秒至千秒级的运行。 要延长能量约束时间并提高等离子体控制技术是关键。人工智能在等离子体不稳定性预测和反馈控制方面已经展现出潜力,比如能量奇点的“洪荒70”利用AI优化等离子体诊断和控制,提高了运行稳定性。其次是材料与工程挑战。高能中子辐照导致材料脆化,需要开发低活化钢和钨基复合材料等抗辐照材料。EAST已经启动了全钨金属壁改造,为ITER以及未来装置做准备。第三个挑战是经济性与产业链。当前聚变装置成本高昂,需要通过高温超导磁体、模块化设计和规模化生产来降低成本。 中国正积极构建聚变产业链,涵盖超导材料、精密制造和运维服务等领域,解决核心部件依赖进口的问题。除了自主研发外,国际合作也为中国带来了宝贵经验。中国深度参与ITER项目,承担了9%采购包任务中的磁体支撑、电源系统和诊断系统等多个核心部件的国产化工作。通过ITER积累的工程技术经验,如超导磁体制造、真空室焊接和远程操控等,为自主装置建设提供了重要支撑。 这次在中国环流三号装置上实现了1.17亿摄氏度原子核温度和1.6亿摄氏度电子温度的“双亿度”运行,“把”聚变三乘积(温度×密度×约束时间)提升到了10²⁰量级,“给”中国聚变研究“跻身”国际第一方阵。能量奇点“洪荒70”高温超导托卡马克于2025年实现了1337秒稳态长脉冲等离子体运行,国产化率超96%。“它”采用稀土钡铜氧(REBCO)高温超导磁体,磁场强度比传统低温超导提升了3倍,“体积缩小50%,成本降低40%。” 星环聚能“星环一号”球形托卡马克完成10亿元A轮融资,“聚焦”仿星器路线探索紧凑型聚变装置方案。 在2025年1月中国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创下纪录,实现1亿摄氏度、1066秒的高约束模等离子体运行。这验证了高温长脉冲稳态运行能力,“给”聚变能工程化奠定了关键基础。这个装置采用全超导磁体系统,“集成”超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流五极端技术。拥有近2000项专利,历经15万次实验迭代。“所以”这个里程碑的成就意味着中国人造太阳商用发电进入倒计时阶段。