中國在改變世界能源格局方面又邁出了一大步。中核集團核工業(yè)西南物理研究院近日宣布,新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”實現(xiàn)了百萬安培億度H模運行,綜合參數(shù)聚變?nèi)朔e達到10的20次方量級,這是我國在可控核聚變領(lǐng)域的重大突破。
可控核聚變技術(shù)因其燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等優(yōu)點被視為顛覆性能源技術(shù),成為美國、中國、印度和歐盟等國家和地區(qū)在能源領(lǐng)域競爭的戰(zhàn)略制高點。2024年,國務(wù)院國資委、科技部等七部門聯(lián)合發(fā)文,提出加強推進以核聚變?yōu)榇淼奈磥砟茉搓P(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。國務(wù)院國資委還提出,到2025年,中央企業(yè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)收入占比要達到35%。
面對國際競爭,中核集團領(lǐng)軍的央企“國家隊”和地方國資正加速布局核聚變技術(shù)。全球能源供需不匹配問題嚴重,化石能源仍占主體地位,導致國際能源供應鏈時常面臨動蕩和挑戰(zhàn)??煽睾司圩冊蠟殡昂碗?,全球海水氘的儲存量可供人類使用上百億年,遠超化石能源。一旦實現(xiàn)應用突破,將極大改變世界能源格局。
2022年初,歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應堆進行了首次氘氚核聚變實驗,2023年美國完成了四次可控核聚變點火實驗,實現(xiàn)了凈能量增益。今年4月,國際熱核聚變實驗堆(ITER)組織宣布完成世界上最大、最強脈沖超導電磁體系統(tǒng)的建造,該系統(tǒng)是人造太陽的“電磁心臟”。ITER全面運行時,只需要輸入加熱功率50兆瓦便可以獲得10倍能量增益,驗證了可控核聚變的應用前景。
中國已掌握了可控核聚變的核心技術(shù),并在全球競爭中處于領(lǐng)先位置。早在2006年,中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院自主設(shè)計研制出EAST裝置。在ITER項目中,中國承擔了近10%的采購包任務(wù),大部分采購部件已實現(xiàn)國產(chǎn)化。中核集團所屬核工業(yè)西南物理研究院研制出了增強熱負荷第一壁,標志著我國已經(jīng)領(lǐng)跑該項核心科技。
面對激烈的國際競爭,中核集團領(lǐng)軍的央企“國家隊”和地方國資正在集結(jié)進場,加速布局打造中國的“人造太陽”。中核集團組建了可控核聚變聯(lián)合創(chuàng)新體,成員單位已發(fā)展至33家,涉及上游材料供應、制造研發(fā)和下游應用等環(huán)節(jié)。目前,中核集團、國家電網(wǎng)、東方電氣、中國石油等12家央企組成的“國家隊”完成戰(zhàn)略集結(jié),共赴這場涉及超導材料、巨型電網(wǎng)、精密制造的可控核聚變科技會戰(zhàn)。
地方國資也在加速進場。安徽省、合肥市兩級國資平臺發(fā)起成立聚變新能公司,中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院提供重要支撐。上海國資平臺也發(fā)起成立了上海聚變能源公司,上海電氣集團形成了完整的核能裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈。段旭如表示,我國可控核聚變能應用預計將在2045年左右進入示范階段,有望在2050年前后實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電。
資本市場上,涉足可控核聚變領(lǐng)域的上市公司頻繁受到“耐心資本”加持。國內(nèi)可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為原材料生產(chǎn)企業(yè),中游為設(shè)備廠商,下游為應用廠商。盡管中國“人造太陽”已實現(xiàn)1.2億攝氏度等離子體運行101秒的突破,但距離商用仍面臨持續(xù)穩(wěn)定運行、材料耐受極限、經(jīng)濟性優(yōu)化三大挑戰(zhàn)。央企的聯(lián)合攻關(guān)正從多維度尋求破局,例如中核集團研發(fā)的“抗中子輻照鋼”可將材料壽命提升至商用標準,人工智能技術(shù)的引入可讓等離子體控制精度達到毫秒級響應。
方正證券等機構(gòu)認為,在可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈中,上游高溫超導材料將得到大量應用。中信證券預測,2030年—2035年,全球核聚變裝置市場規(guī)模有望達2.26萬億元,超導材料、真空室部件等細分領(lǐng)域?qū)⒙氏缺l(fā)。國資央企隊伍中,西部超導是我國唯一承擔ITER項目超導線材生產(chǎn)任務(wù)的單位,其超導線材已完成國內(nèi)核聚變CRAFT項目用超導線材的交付任務(wù),并開始為BEST聚變項目批量供貨。中國有色持續(xù)開展超導材料產(chǎn)業(yè)布局,打造了全球最大超導鈮材研發(fā)制造基地。上海超導科技股份有限公司正在研制世界上首個利用高溫超導技術(shù)的核聚變裝置,公司研發(fā)的第二代高溫超導帶材被廣泛應用于可控核聚變、超導電力、高場磁體等前沿科技領(lǐng)域。
3月9日,專家組對聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施八分之一真空室及總體安裝系統(tǒng)進行測試和驗收。
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