摘要：核能是原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量，包括核裂变、核聚变、核衰变三种形式。

一. 概念解析

核能是原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量，包括核裂变、核聚变、核衰变三种形式。

1.1 核裂变

（1）原理：重核（铀/钚）吸收中子后分裂为两个轻核，释放能量及更多中子，形成链式反应。

（2）原料：铀235，主要来源于铀矿，通过加工和浓缩流程获得。

（3）应用：核电站、原子弹。

1.2 核聚变

（1）原理：轻核（氘/氚）在极端高温高压下聚合成重核（氦），进而释放巨大能量。

（2）原料：氘可在海水中提取，氚可通过中子轰击锂制造。

（3）应用：氢弹、人造太阳。

二. 核聚变优势及难点

2.1 优势

（1）能量效率：核聚变单位质量燃料释放的能量是核裂变的4-10倍。

（2）原料丰富：核裂变依赖铀等自然元素；核聚变燃料资源（氘/氚）丰富且可再生。

（3）环保：核裂变产生放射性核废料；核聚变产物为稳定氦核，放射性废物极少且半衰期短。

（4）安全性：核裂变若失控可能引发事故；聚变反应一旦条件不满足即停止，无失控链式反应风险。

2.2 难点

（1）极端反应条件：需同时满足三个条件（劳森判据），极高温度（一亿度以上）、极高的等离子体密度、足够的约束时间。

（2）经济性：材料与工程难题、能量增益因子距离商用堆仍有极大差距（需达到10，目前小于1）。

三. 核聚变技术路线

3.1 磁约束（MCF）

（1）原理：利用强磁场约束高温等离子体，并维持足够约束时间，以达到核聚变所需条件。

（2）典型装置：托卡马克装置（如国际热核聚变实验堆ITER）、仿星器（如德国W7-X）。

3.2 惯性约束（ICF）

（1）原理：利用激光或粒子束瞬时压缩氘氚靶丸，通过惯性作用创造高温高压条件触发聚变反应。

（2）典型装置：美国国家点火装置（NIF）、中国神光激光装置。

四. 托卡马克装置

上述路线中，托卡马克是目前最接近聚变条件、各国投入最大、技术发展最成熟的路径。

托克马克装置基于磁约束技术路线，外形类似环形轮胎，中央是环形真空室，外部环绕超导磁体线圈。

国内装置：环流三号HL-3、东方超环EAST、BEST（预计2027年建成）、聚变工程实验堆CFETR（预计2035年建成）。

五. 托卡马克核心结构

5.1 环形真空室

（1）作用：等离子体的直接容纳空间，维持超高真空环境，提供结构支撑与安全屏障。

（2）堆内结构：第一壁、包层模块、真空杜瓦。

（3）供应商：上海电气、东方电气、合锻智能、海陆重工。

5.2 磁体系统

（1）作用：利用超导线圈的零电阻特性，通过超大电流产生强磁场，约束等离子体运动轨迹。

（2）超导线材：低温超导材料（Nb3Sn铌三锡、NbTi钛铌合金）、高温超导材料（REBCO钇钡铜氧）。

（3）供应商：西部超导、永鼎股份、精达股份（上海超导）。

5.3 偏滤器

（1）作用：通过磁场引导等离子体边缘的杂质和热流至靶板，保护主室壁。

（2）供应商：安泰科技、国光电气。

5.4 辅助系统

（1）组成：加热系统、真空系统、气体注入系统、燃料循环系统、供电系统、诊断系统等。

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来源：龙头逻辑挖掘一点号