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“人造太阳”中国关键部件验收,西方封锁彻底失效_聚变_磁体_材料

发布时间:2026-07-21 09:35:02浏览次数:

中科院合肥物质科学研究院宣布:我国自主研制的聚变堆环向场超导磁体,完成全流程研制验收,核心零部件100%国产化。这个磁体有多大呢?长21米、宽12米、高3.3米,总重量582吨。

582吨是什么场面?大约相当于300辆小汽车叠在一起,被做成了一个"甜甜圈"形状的铁疙瘩。这是目前全球尺寸最大的聚变堆超导磁体,没有之一。

●♦先说清楚:什么是"人造太阳"?

很多人听过"人造太阳",就不知道它到底是干嘛的。简单说:太阳之所以能发光发热,是因为内部的氢原子在极端高温高压下发生聚变,释放出巨大能量。核聚变,就是人类想在地球上复刻这个过程。

燃料是什么呢?氘和氚。氘从海水里就能提取,1升海水里的氘聚变释放的能量,相当于300升汽油。地球上的海水够用几十亿年。反应过程有没有核污染呢?没有。核聚变不会像核裂变那样产生长寿命放射性废料,也不会发生堆芯熔毁事故……反应条件极其苛刻,有一丁点的失控,反应会自动停止。

核聚变被称为"终极能源":燃料取之不尽,过程清洁安全,能量密度极高。谁掌握了可控核聚变,谁就掌握了未来几千年的能源命脉。

●♦为什么这么难呢?

道理听起来简单,做起来是天堂级难度。太阳内部温度1500万度,靠巨大引力约束等离子体。地球上没有这种引力条件,肯定要用其他方法。

目前主流方案是"托卡马克"装置……用一个环形真空室,外面缠绕超导磁体,产生强磁场来约束上亿摄氏度的等离子体。

上亿度什么意思了?钢铁早就气化上百次了。任何实体材料接触等离子体,瞬间就被烧穿。必须用磁场"托住"等离子体,让它悬在空中,不接触任何器壁。跟魔法控制一样。也像用无形的绳子,拴住一头狂暴的野兽。绳子必须足够强、足够稳、不能断。这个超导磁体,就是这根"绳子"。

●♦这次突破在哪呢?

这次通过验收的环向场磁体,是托卡马克装置里最核心的部件之一。它的作用是产生环向磁场,约束等离子体沿环形轨道运动,防止高能粒子撞击真空室器壁。有多难造了?跟大家啰嗦一下。

■材料关。超导材料需要在极低温下工作,同时承受强磁场、高电流、巨大机械应力。过去这类特种超导材料长期被欧美日企业垄断,国内买不到高端货,或者价格天价。这次磁体用的特种不锈钢、绝缘材料、超导材料,全部国产,100%自主可控。

■尺寸关。这个磁体长21米、宽12米、高3.3米,是国际热核聚变实验堆(ITER)同型号磁体的1.3倍体积,储能达到对方的3倍。尺寸越大,加工精度要求越高。任何一个微小缺陷,在强磁场和极低温下都会被放大,导致磁体失效。

■磁场强度关。16个同款磁体组成环后,运行电流100千安,在中心产生6.5特斯拉的磁场。6.5特斯拉是什么场面呢?医院核磁共振的磁场强度通常是1.5到3特斯拉,这相当于两三个核磁共振叠加的强度,要分布在一个几十米大的环形空间里,均匀度要求极高。从设计、预研、研制到测试,科研团队整整干了6年。

结果来了:各项性能指标领跑国际同类产品,全球尺寸最大、储能最高的全超导磁体,诞生在中国。

●♦不只是这一个。

一套核心部件也传来好消息。高温超导中心螺管线圈磁体,完成满工况参数测试。这个磁体的作用是感应、驱动等离子体电流,并动态调节等离子体的约束形态。如果说环向场磁体是"笼子",那这个螺管线圈就是"缰绳",负责控制等离子体的运动状态。

实测数据:稳定载流60千安,储能6.03兆焦,核心性能达到国际领先水准。同样,从超导材料、结构设计到成套制备工艺,完全国产化。两套核心超导磁体同日通过验收,肯定了我国在聚变堆关键系统上,已经打通了从材料到部件的全链条能力。

全球核聚变研究几十年,目前最大的国际合作项目是ITER(国际热核聚变实验堆),建在法国南部,由中美欧日韩俄印七方共同参与。

但ITER进展缓慢,预算多次大幅超支,完工时间一推再推,目前预计最早2035年才能开始氘氚聚变实验。

中国这边,除了参与ITER,还在同步推进自己的聚变工程化路线。这次通过验收的磁体,属于"聚变堆主机关键系统综合研究设施"(CRAFT),是为未来中国聚变工程实验堆(CFETR)做技术储备和工程验证的。

其实,我们不只是在做实验,而是在为真正的聚变发电站铺路。

2026年被业内称为"核聚变工程化元年"。国内在建、规划的聚变装置总投资规模已突破1400亿元。多家科研院所集中启动设备招标,超导材料、真空腔体、偏滤器等核心部件订单批量释放。从实验室走向工程化,从科研走向产业,这一步已经迈出去了。

●♦还有多远呢?

说实话,可控核聚变离商用发电还有距离。业内普遍预计,2035年前后才可能建成示范电站,真正商业化发电可能要到2040年以后。

这不意味着现在的突破没有意义。每一次关键部件的国产化,都在缩短这个距离。从被技术封锁,到100%自主研制;从跟跑,到部分指标领跑;从实验室里的微型装置,到582吨的巨型磁体……这条路走了几十年,每一步都算数。终极能源的争夺战,才刚刚开始。返回搜狐,查看更多

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