本報(bào)記者 李未來 廊坊報(bào)道

一種終極能源正在從科幻變成現(xiàn)實(shí)。可控

近期，核聚還圍繞可控核聚變商業(yè)化的變商探索在多個(gè)層面展開。7月17日，業(yè)化上交所聚焦“可控核聚變”話題，進(jìn)程加速吸引產(chǎn)業(yè)鏈上下游核心部件、自由系統(tǒng)裝置、多遠(yuǎn)工程應(yīng)用等領(lǐng)域多家企業(yè)參與交流。可控7月16日—18日，核聚還2025中國(guó)國(guó)際核能源與核聚變產(chǎn)業(yè)大會(huì)集中展示了核聚變技術(shù)、變商核電站設(shè)備、業(yè)化核燃料循環(huán)系統(tǒng)及核安全裝置等全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新成果。進(jìn)程加速

《華夏時(shí)報(bào)》記者了解到，自由中國(guó)在可控核聚變領(lǐng)域走在世界前列。多遠(yuǎn)A股不少企業(yè)披露了在可控核聚變領(lǐng)域的可控布局。聯(lián)創(chuàng)光電（600363.SH）布局高溫超導(dǎo)感應(yīng)加熱設(shè)備、高溫超導(dǎo)磁控硅單晶設(shè)備等；英杰電氣（300820.SZ）提供磁場(chǎng)電源、加熱電源、控制系統(tǒng)電源等配套服務(wù)；合鍛智能（603011.SH）開展聚變堆、真空室、偏濾器等核心部件的制造預(yù)研工作……

“可控核聚變帶來的不是量變，而是質(zhì)變，它可以推動(dòng)人類文明進(jìn)程的躍遷。”7月14日新奧能源研究院院長(zhǎng)劉敏勝在接受《華夏時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

記者了解到，可控核聚變的技術(shù)路線有多條，從燃料角度可分為氘氚聚變、氫硼聚變等，從約束方式可分為磁約束、慣性約束（含激光約束）等。目前不少專家認(rèn)為，現(xiàn)有技術(shù)路線中最具有商業(yè)化應(yīng)用可行性的是氫硼聚變，因?yàn)槠淙剂县S富易得，成本低，安全環(huán)保，能高效直接發(fā)電。

遠(yuǎn)高于化學(xué)燃燒功率

與可控核聚變相比，目前所有的能源都算是常規(guī)能源。

從反應(yīng)原理上看，煤炭、石油是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，光伏是將光能轉(zhuǎn)化為電能，而核聚變是將核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能，遵循的是質(zhì)能方程（E=mc2）。

西安交通大學(xué)物理學(xué)院教授趙永濤向記者介紹：“從當(dāng)量上來講，一次核反應(yīng)或者一次核聚變釋放的能量，比一次化學(xué)反應(yīng)釋放的能量高100萬(wàn)倍，甚至更多。所以一旦核反應(yīng)起來或核燃燒起來，那比化學(xué)燃燒的功率要大得多。”

與核聚變相對(duì)應(yīng)的核裂變，早已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，典型的是核電站。

核裂變的反應(yīng)條件相對(duì)寬松，不需要高溫高壓。核電站通過緩慢的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)穩(wěn)定地釋放核能，這些能量被用來加熱水并產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而推動(dòng)發(fā)電機(jī)的輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)化為電能。

核聚變的反應(yīng)條件卻相當(dāng)苛刻，需要上億的溫度以及足夠高的壓力，形成高密度等離子體，同時(shí)還要通過某些手段對(duì)等離子體形成約束。

因此直至目前，可控核聚變?nèi)酝Ａ粼趯?shí)驗(yàn)階段，而絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)僅已證明其科學(xué)可行性，并沒有驗(yàn)證其商業(yè)性。

走在商業(yè)化路上

但有一種聚變路線已經(jīng)顯現(xiàn)出商業(yè)化潛質(zhì)，那就是氫硼聚變。

雖然目前的主流路線是氘氚聚變，但以氘氚作為燃料的聚變，氚的成本高，有輻射。氫硼聚變由氫原子核和硼原子核發(fā)生聚合反應(yīng)，生成氦原子核，即α粒子，無(wú)中子。氫硼在自然界中儲(chǔ)量豐富，具備經(jīng)濟(jì)性，α粒子穿透力小，具備安全性。

早在2017年新奧就開始了聚變商業(yè)化技術(shù)研發(fā)，布局球形環(huán)氫硼聚變技術(shù)。新奧聚變實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家石躍江告訴《華夏時(shí)報(bào)》記者：“新奧的目標(biāo)明確，就是要實(shí)現(xiàn)聚變能源的商業(yè)化。我們的研究都圍繞著這個(gè)目標(biāo)，制定了嚴(yán)格的計(jì)劃和時(shí)間表。2035年我們要驗(yàn)證氫硼聚變商業(yè)化可不可行，從那個(gè)時(shí)間點(diǎn)倒排。我們要做四個(gè)裝置，每個(gè)裝置的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是多少，目標(biāo)是什么，都是很清楚的，一環(huán)扣一環(huán)，所以我們的裝置迭代升級(jí)非常快。”

記者了解到，2018年10月至2019年8月，新奧建成“玄龍-50”裝置，這是一個(gè)中等規(guī)模的球形環(huán)物理實(shí)驗(yàn)裝置。它的電流驅(qū)動(dòng)曾達(dá)到170kA，創(chuàng)造了電子回旋波（ECRH）無(wú)感驅(qū)動(dòng)世界紀(jì)錄。

圖為新奧球形環(huán)物理實(shí)驗(yàn)裝置“玄龍-50U”。李未來/攝

2023年7月至2024年1月，“玄龍-50”升級(jí)為“玄龍-50U”。升級(jí)后的“玄龍-50U”參數(shù)指標(biāo)提升10倍以上，并在2025年實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)安培、4千萬(wàn)攝氏度氫硼等離子體放電，以及1.2特斯拉強(qiáng)磁場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行1.6秒的世界紀(jì)錄，驗(yàn)證了高參數(shù)氫硼等離子體的可實(shí)現(xiàn)性。同時(shí)，新奧并行啟動(dòng)了更高參數(shù)的“和龍-2”建設(shè)，探索解決氫硼聚變中的關(guān)鍵技術(shù)問題。項(xiàng)目預(yù)計(jì)2027年建成。

仍需全球努力

在全球核聚變領(lǐng)域，對(duì)于技術(shù)的探討都是開放的。

如新奧集團(tuán)主辦的第三屆氫硼聚變研討會(huì)匯聚了中、法、德、美等11國(guó)近50家頂尖科研機(jī)構(gòu)專家及國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）特派代表。

“聚變能源代表著人類的未來，作為前無(wú)古人的復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)與工程，需要我們以前所未有的力度去開放合作，以前所未有的勇氣去創(chuàng)新突破。”劉敏勝說道。

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃對(duì)外發(fā)言人拉班·科布倫茨（Laban Coblentz）也認(rèn)為，“作為全球最大的聚變實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，ITER計(jì)劃匯聚了來自全球的幾萬(wàn)名科研人員開展國(guó)際協(xié)作。新奧在球形環(huán)氫硼聚變領(lǐng)域的積極探索，是對(duì)全球聚變科研發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。ITER未來希望加強(qiáng)與私營(yíng)企業(yè)的合作，攜手推動(dòng)全球聚變科技加速發(fā)展。唯有通力協(xié)作，才能使關(guān)乎人類未來命運(yùn)的聚變事業(yè)穩(wěn)步向前。”

但氫硼聚變現(xiàn)在仍有一些難題需要突破，例如氫硼聚變的理想反應(yīng)溫度超過10億度，目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到。“不過，通過非平衡狀態(tài)的維持、燃料比例優(yōu)化和反應(yīng)截面的重新研究，氫硼聚變充滿希望。

非平衡狀態(tài)是氫硼聚變能夠?qū)崿F(xiàn)的重點(diǎn)。以往的研究認(rèn)為核聚變需要等離子體在熱平衡狀態(tài)下才可以實(shí)現(xiàn)，后來研究發(fā)現(xiàn)，氫硼聚變是可以在非平衡狀態(tài)下進(jìn)行的。”西安交通大學(xué)外籍教授霍迪接受記者采訪時(shí)說。

有專家認(rèn)為，氫硼聚變終將推動(dòng)人類從“能源約束時(shí)代”邁向“文明能級(jí)躍升時(shí)代”，新奧也提出了“在2035年進(jìn)入聚變堆階段，助力中國(guó)發(fā)出聚變能源的第一度電”的目標(biāo)，人類何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)能源自由，還需要全球共同努力。

責(zé)任編輯：張蓓 主編：張?jiān)?/p>

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