核聚變能被寫(xiě)入國(guó)家“十五五”規(guī)劃綱要,并被列入未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)方向。它的基本原理與太陽(yáng)的能量來(lái)源相同,因此被稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”。在四川成都的國(guó)家聚變產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)平臺(tái),“人造太陽(yáng)”的核心部件第一壁直接面對(duì)中心等離子體極高溫挑戰(zhàn)和粒子轟擊。其核心原材料包含鎢、銅和不銹鋼。第一壁位于真空室最內(nèi)側(cè),是直接面向高溫等離子體的第一道防線(xiàn),相當(dāng)于聚變裝置的“貼身鎧甲”。目前我國(guó)已實(shí)現(xiàn)第一壁全流程自主研發(fā)、制造與檢測(cè),材料、焊接工藝、高熱負(fù)荷測(cè)試等均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”作為我國(guó)“新一代人造太陽(yáng)”裝置,實(shí)現(xiàn)了離子溫度1.2億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的“雙億度”,聚變綜合參數(shù)達(dá)到10的20次方量級(jí)。當(dāng)前,“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”正按計(jì)劃推進(jìn)全面升級(jí),計(jì)劃2027年首次實(shí)現(xiàn)燃燒實(shí)驗(yàn)。研究人員表示,核聚變發(fā)電要實(shí)現(xiàn)聚變?nèi)紵c能量輸出,還需解決穩(wěn)定運(yùn)行、工程化可靠性問(wèn)題,最終通過(guò)規(guī)模化和技術(shù)迭代降低成本。
除了“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”之外,在安徽合肥,另一個(gè)“人造太陽(yáng)”項(xiàng)目正朝著下一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)努力,并向商業(yè)化進(jìn)程的整體目標(biāo)有序推進(jìn)。核聚變的研發(fā)涉及超導(dǎo)磁體、精密制造、特種材料、人工智能、測(cè)控技術(shù)等百余項(xiàng)高精尖技術(shù)。一系列前沿技術(shù)的推廣應(yīng)用,將帶動(dòng)周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展并創(chuàng)造巨大市場(chǎng)空間。
在四川成都的核工業(yè)西南物理研究院,基于“人造太陽(yáng)”的先進(jìn)等離子體表面工程技術(shù),科研人員正在進(jìn)行非貴金屬催化電極制備,可顯著提升制氫效率,降低電解水制氫成本,對(duì)綠氫規(guī)?;l(fā)展具有推進(jìn)作用。此外,科研人員還利用等離子體重整二氧化碳制合成氣,再通過(guò)進(jìn)一步合成來(lái)制備燃料,這一技術(shù)能與波動(dòng)性的可再生能源深度耦合,為風(fēng)電光伏消納提供新路徑。
當(dāng)前,AI大模型引爆算力需求,為提升圖形處理器強(qiáng)大算力,全球科技企業(yè)正在快速布局新一代玻璃基板封裝材料,聚變等離子體技術(shù)可以顯著提升玻璃基板封裝集成度。這些技術(shù)的應(yīng)用,有望在未來(lái)3到5年內(nèi)形成幾百億元的市場(chǎng)規(guī)模。
從政策頂層設(shè)計(jì)到市場(chǎng)主體發(fā)力,我國(guó)聚變產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新生態(tài)正加速構(gòu)建。隨著中國(guó)聚變能源有限公司等一批龍頭企業(yè)的成立,到“十五五”末期,我國(guó)核聚變產(chǎn)業(yè)有望形成千億級(jí)規(guī)模。在上海掛牌成立的中國(guó)聚變能源有限公司,將推動(dòng)“人造太陽(yáng)”項(xiàng)目從“實(shí)驗(yàn)堆到示范堆到商用堆”三階段發(fā)展,拓展聚變產(chǎn)業(yè)鏈。在合肥成立的聚變新能公司,也在推動(dòng)超導(dǎo)等技術(shù)加快應(yīng)用。
為推動(dòng)“人造太陽(yáng)”的夢(mèng)想加速照進(jìn)現(xiàn)實(shí),我國(guó)從政策引導(dǎo)、國(guó)際合作、機(jī)制創(chuàng)新等多個(gè)層面,構(gòu)建起支持聚變能工程化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“生態(tài)體系”。到“十五五”末,有望形成千億級(jí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模,培育一批具備全球競(jìng)爭(zhēng)力的核心企業(yè)。