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戍天九思:筑巢引凤!中国已形成点燃“人造太阳”的战...

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发表于 21 小时前 | 显示全部楼层 |阅读模式
  据11月24日新华社报道,当天上午,在位于安徽合肥未来大科学城的紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机大厅,中国科学院“燃烧等离子体”国际科学计划正式启动并面向国际聚变界首次发布BEST研究计划,聚力点燃“人造太阳”。根据国际科学计划,等离子体物理研究所将面向全球开放包括BEST在内的多个核聚变大科学装置平台,设立开放科研基金、资助高频次专家互访交流。来自法国、英国、德国等十余个国家的聚变科学家共同签署《合肥聚变宣言》,该宣言倡导开放共享与合作共赢精神,鼓励各国的科研人员到中国开展聚变合作研究。

  大家可能会问:为什么中国自建的核聚变发电原型堆还要搞国际合作?全球已有多国共建的ITER装置,中国BEST计划还能吸引国际顶尖科学家参加吗?中国搞BEST计划国际合作不怕泄密吗?

  二战时美国“曼哈顿计划”投入资源是德国的25倍以上

  二战时,德国整体科技实力强于美国,搞原子弹研究还有多重先发优势。但是,为什么德国造不出原子弹而被美国先造出来了?

  在时间上,德国早在1939年就有研究原子弹计划,而且是全球第一家。

  在资源上,德国有世界上最大的铀矿,还拥有世界上最大的化学工业。

  在人才储备上,德国有最好的科学家,最早发现原子裂变现象的是2个德国人,还有王牌科学家海森堡,后来是德国原子弹计划的总负责人,他与美国原子弹负责人奥本海默能力不相上下。

  总之,德国有多重先发优势,但没有造出原子弹,甚至连门路都还没有摸到。1944年,美军攻入到德国本土并且找到了德国核计划的负责人之一的海森堡,还看到了非常简陋的核设施,才知道德国的核研究离实用还差得很远。为什么?

  因为希特勒急功近利——凡是6个星期内不能投入战场的研究都要搁置,原子弹计划还算特殊照顾,但投入还是严重不足。

  美国可是举国全力以赴,“曼哈顿计划”于1941年12月7日珍珠港事件后11天正式启动,罗斯福当时给“曼哈顿计划”高于一切行动的特别优先权,整个工程最多动用54万人,总投入20亿美元。如果用黄金作对比,相当于现在的1343亿美元。德国“铀计划”总投入大约在 1亿—2亿帝国马克,相当于当时4千万到8千万美元。因此,美国在“曼哈顿计划”上投入的资金是德国“铀计划”的 25倍以上。比如,当时曼哈顿计划铜材十分紧缺,美国政府直接从国库中调出1万吨纯银替代铜。总之,美国“曼哈顿计划”调动的人力、物力、财力等总资源高出德国至少一个数量级,才最终跨过核门槛——制造出原子弹。

  大家知道,今天的核聚变发电研发难度和门槛比二战时原子弹研发至少高出一个数量级,甚至在约束和材料等关键点上是高几个数量级。因为科学界常开玩笑说:核聚变是一种永远距离我们还有50年的能源。

  全球“人造太阳”进入“曼哈顿计划”刚启动的1942年

  今天,全球核聚变发电研发进度如同二战时美国刚启动“曼哈顿计划”的1942年。全球核聚变发电研究在多国协作与私营资本推动下,正从“科学可行”迈向“工程可行”与“商业可期”的关键拐点。主要有五条主线:

  一是ITER 进入“磁体时代”,计划2025 年进行等离子体实验,但进度滞后。国际热核聚变实验堆(ITER)于 2025年4月30日宣布完成全球最大18米高脉冲超导磁体系统全部组件制造,可约束 1.5 亿℃等离子体;项目计划在2025年内首次启动氢等离子体放电,2035 年转入全氘-氚运行,目标 Q≥10(输出能量为输入 10 倍),为后续 DEMO 示范堆奠定工程和核数据库基础。

  二是中国“双装置”刷新世界记录,2030年建示范堆。

  ①EAST 托卡马克实现 1 亿℃ 1066 秒高约束模等离子体运行,验证了长时稳态控制方案。

  ②“中国环流三号”完成离子温度 1.17 亿℃、电子温度 1.6 亿℃的“双亿度”放电,等离子体电流突破 1 MA,综合参数跻身全球前三 。

  ③紧凑型聚变能实验装置 BEST 提前2个月总装,计划2027 年验证 Q>1;中国聚变工程实验堆 CFETR 目标 2030 年建成,功率 ≥1 GW、Q≥30,直接支撑 2035 年前后 DEMO 商用示范 。

  三是美国“双路线”同步实现能量增益并签首份购电协议。

  ①美国国家点火装置(NIF)2022 年实现激光惯性约束(ICF)能量净增益 Q≈1.5 后,2025 年正将增益提升至 2 倍以上,为混合聚变-裂变能系统提供技术验证 。

  ②私营 Helion Energy 采用场反位形(FRC)路线,其第七代“北极星”装置计划 2025 年验证 Q>1,并与微软签订全球首份核聚变购电协议,承诺 2028 年前向电网输送 ≥50 MW 电力 。

  四是欧盟、日本、印度公布 DEMO 时间表,形成“梯队式”竞赛。

  欧盟 DEMO已完成 2021—2027年概念设计,计划 2030 年前后开工,2045 年左右并网;日本稳态 DEMO 拟 2035 年开建;印度 SST-2 装置 2027 年验证堆芯部件,随后 2037 年启动 DEMO 建造 。

  多国共同目标:2050 年前建成可发电示范堆,实现聚变能源“从 0 到 1”的商用突破 。

  五是磁化靶、仿星器、Z-箍缩等替代路线加速迭代。

  ①加拿大 General Fusion 的磁化靶聚变(MTF)原型机 LM26于2025年3月成功点火,拟在 93 周内实现科学盈亏平衡(Q=1),其蒸汽驱动液态锂压缩方案为低成本聚变电站提供新范式 。

  ②德国 Wendelstein 7-X仿星器实现 43 秒高性能放电,验证三维磁场位形稳态优势。

  ③美国 Z-FFR 的Z-箍缩项目计划 2026 年完成主机集成,探索高功率密度聚变—裂变混合能源 。

  总之,2025 年全球核聚变已形成“ITER 引领+各国大型装置冲刺+私企多路线并行”的格局,能量增益、燃烧等离子体、长脉冲稳态运行和材料工程四大瓶颈正被逐一突破,首座示范电站有望 2030年前后点亮“聚变第一度电”。

  根据2025年最新数据,全球核聚变专利已形成中国、美国、欧盟三足鼎立的格局。

  中国已形成点燃“人造太阳”的战略优势

  氘氚聚变原料在地球上的储量足够人类使用上万年。当化石能源终将枯竭的未来来临时,谁掌握了聚变技术,谁就掌握了人类文明的命脉。

  中国将可控核聚变作为国家百年大计进行了战略布局,主要工程分三步走:

  第一步:EAST项目和“中国环流三号”——完成理论验证。如,“双亿度”放电:离子温度 1.17 亿℃、电子温度 1.6 亿℃的。

  第二步:夸父工程(聚变堆主机关键系统综合研究设施)——2025年建成,解决聚变堆“卡脖子”部件制造难题。

  第三步:BEST工程——2027年启动发电演示,为商业堆铺路。

  特别是近年来,中国正在以举国之力加速推进。

  ☆2023年12月29日,以“核力启航,聚变未来”为主题的可控核聚变未来产业推进会在蓉召开,中国正式组织25家机构向可控核聚变发起举国技术攻关!

  ☆2025年7月22日,国家注资150亿元,在上海正式挂牌成立中国聚变能源有限公司,标志着中国正式打响核聚变发电落地大决战。

  ☆2025年11月24日,中国启动聚变国际科学计划,通过开放BEST等世界级装置,中国正从ITER的参与者转变为全球聚变研究的规则制定者!

  目前,夸父工程总体建设进度已超过 92%,已完成19个子系统中的116项关键里程碑中的76项,预计于 2025年底全面建成。届时,中国核聚变领域专利占比还会有较大幅度增加。

  特别是BEST装置通过6大系统与4项颠覆性技术的深度融合,不仅是中国自主可控聚变产业链的集中体现——国产化率超95%,而且还将以国际合作倒逼产业升级,更将重塑全球能源格局,为人类迈向“人造太阳”时代奠定工程基石。

  点燃 “人造太阳”是一场持久战,能否赢得最终胜利,决不是看单一的技术领先,而要看整体的产业落地和商业落地。中国有集中力量办大事的新型举国体制优势和产业链优势。目前,中国从资源投入、关键技术和设备攻关、产业链布局、人才培养等方方面面,已形成点燃“人造太阳”的压倒性战略优势,最终可能赢得“人造太阳”的竞争。美国联邦政府债务高达37万亿美元,调动资源的能力远不如二战,美国可能重蹈二战时德国原子弹研发的覆辙。

  启动聚变国际科学计划意在聚力点燃“人造太阳”

  中国启动聚变国际科学计划的深层战略考量是:通过开放BEST等世界级装置,中国正从ITER的参与者转变为全球聚变研究的规则制定者,将“终极能源”的话语权牢牢掌握在自己手中。

  传统核聚变研究被欧美主导数十年,但是,中国BEST装置不仅进度快于ITER项目,而且还有三大关键创新:环形仿星器构型比托卡马克更稳定,紧凑型设计使能量密度提升40%,模块化建造将维护成本降低60%。

  不同于国际上ITER的“多国共建”模式,BEST计划通过设立开放科研基金、高频次专家互访等机制,可快速集聚法国、英国、德国等十余国顶尖团队,形成“多国共研、成果共享”的协同创新生态,显著缩短从实验到工程验证的周期。实质上是将全球顶尖大脑“引流”到中国实验室,在解决阿尔法粒子自加热、长脉冲稳态控制等世界难题的同时,培养以中国为核心的国际人才网络。

  2025年—2027年,BEST装置建成,验证长脉冲稳态运行能力。

  2028年—2030年,通过国际合作突破燃烧等离子体控制技术。

  2030年以后,形成以中国标准为核心的全球聚变产业生态。

  更为关键的是,中国通过“燃烧等离子体”国际计划,正在定义下一代聚变装置的技术标准——当2027年BEST实现20—200兆瓦聚变功率时,这些标准将成为全球效仿的“中国方案”。

  其实,我国聚变领域国际合作本质是“以可控开放换技术主导”的战略实践,将从三个方面采取措施保证安全。

  技术层面:核心工艺“黑箱化”+数据分级访问,确保泄密风险可防可控。

  制度层面:国家安全审查+法律熔断机制,筑牢保密底线。

  战略层面:通过标准输出与资源反哺,加速实现聚变能源商业化,最终服务于国家“双碳”目标与能源安全。

  正如《合肥聚变宣言》所倡导:“聚变能源不该有国界,但技术主权必须有边界。”我国正以制度自信与技术底气,在开放中筑牢安全屏障,为人类终极能源梦想注入中国智慧。

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