中国“人造太阳”剑指2027!烧等离子体、终极能源赛点已至

B站影视 港台电影 2025-10-15 16:24 4

摘要:2025年成都核聚变国际会议现场,当中国核动力研究设计院西南物理研究院聚变科学部主任钟武禄说出"我们已具备维持燃烧等离子体的关键参数"时,国际代表团的相机快门声瞬间密集响起。展台前的新一代EAST装置模型旁,这个被称作"人造太阳"的国之重器,正悄然改写全球能源

2025年成都核聚变国际会议现场,当中国核动力研究设计院西南物理研究院聚变科学部主任钟武禄说出"我们已具备维持燃烧等离子体的关键参数"时,国际代表团的相机快门声瞬间密集响起。展台前的新一代EAST装置模型旁,这个被称作"人造太阳"的国之重器,正悄然改写全球能源竞争的格局——中国已稳稳站在可控核聚变商业化的第三阶段门槛,距离2050年点亮第一盏聚变电灯的目标,又近了一大步。

六阶闯关赛:中国锁定"燃烧等离子体"关键局

可控核聚变被视作"人类能源终极解决方案",但通往商业化的道路被清晰划分为六道关卡:原理探索、规模实验、燃烧等离子体实验、实验堆、示范堆、商用堆。在2025世界聚变能源部长会议上,钟武禄的表态揭开了中国的阶段性战果:"我们已正式进入第三阶段,这是从'实验'走向'实用'的分水岭。"

这一进展绝非偶然。2025年1月,合肥科学岛上的EAST装置刚创下1亿摄氏度1066秒高约束模等离子体运行的世界纪录,这个突破让人类首次在实验室模拟出聚变堆稳态运行的核心条件。"千秒级运行是聚变反应自我维持的门槛,就像让蜡烛从'点一下就灭'变成'持续燃烧',"中科院等离子体物理研究所所长宋云涛的比喻通俗易懂。

对比国际赛道,中国的节奏堪称惊艳。国际热核聚变实验堆(ITER)计划2035年才实现满功率放电,美国麻省理工学院的SPARC装置仍在攻坚长脉冲技术,而中国已明确2027年启动燃烧等离子体实验,比ITER的关键节点提前整整8年。更关键的是,中国形成了"西南物理研究院+合肥等离子体所"的双核心布局,前者主攻新一代EAST升级,后者推进"夸父"设施建设,双线并行的优势在全球独树一帜。

极端挑战:1亿度高温下的"磁笼"与"铠甲"

让"人造太阳"稳定燃烧,堪比在针尖上跳舞。核聚变的核心难点在于,要让氘氚等离子体达到1亿摄氏度以上——这是太阳核心温度的6到7倍,才能突破原子核间的库仑斥力。更棘手的是,这个温度下任何实体容器都会瞬间汽化,人类必须造出无形的"牢笼"。

中国选择的磁约束路线,正在突破技术天花板。EAST装置通过超强磁场构建的"磁笼",能将高温等离子体牢牢锁定在真空室中央。但即便有磁场防护,等离子体的"耀斑"仍会冲击装置内壁,这就需要能抵御极端环境的"金属铠甲"。安泰科技研发的钨铜偏滤器正是破解之道,这个被称作"人造太阳排气口"的部件,要直接承受亿度高温和高能粒子冲击 。

"钨的熔点最高,铜的导热性顶尖,但二者完全不互溶,就像要把冰块和钢铁焊在一起。"安泰科技难熔金属首席专家王铁军道出其中艰辛。经过十余年攻关,中国团队用108道工序攻克了热等静压复合技术,使钨铜界面结合率达到100%。如今,不仅EAST用上了这款"中国铠甲",法国WEST装置的456件偏滤器也全部由中国供应,彻底打破了西方在高端核聚变材料领域的垄断。

材料突破只是开端。在合肥"夸父"聚变堆研究设施园区,高20米、重5600吨的1/8真空室已初具雏形,这里将诞生下一代"人造太阳"的核心舱体。园区内的强流直线等离子体装置"赤霄",能每秒喷射亿亿亿个粒子,成为全球仅有的两台同类设备之一。这些装备的落地,让中国在超导磁体、低温系统、等离子体诊断等关键工程领域,逐步建立起与欧美比肩的研发体系。

2050倒计时:从实验室到千家万户

"最期待的时刻,是用聚变发的第一度电点亮一盏灯。"中国核动力研究设计院首席科学家黄梅的这句话,道出了全球聚变研究者的心声。按照中国的"三步走"路线图:2027年启动燃烧等离子体实验,随后建成能稳定输出能量的实验堆,最终在2050年实现商用发电,这个时间表与国际主流规划同步,但中国的技术落地速度正在提速。

商业化的关键在于解决"成本与安全"两大难题。聚变燃料氘可从海水中提取,1升海水所含的聚变能量相当于300升汽油,而另一种燃料氚可通过锂增殖获得,我国丰富的锂资源为燃料自给提供了保障。更重要的是,聚变反应无温室气体排放,产物无长寿命放射性废料,安全性远超传统核能。

在技术转化层面,中国已展现出独特优势。脱胎于EAST诊断技术的太赫兹安检仪,已在合肥人流密集场所投入使用;基于聚变超导技术研发的质子治疗系统,2025年将启动临床实验;就连特高压开关中的核心部件,也用上了偏滤器的钨铜复合技术 。这些"技术外溢"不仅降低了聚变研发的边际成本,更构建起"基础研究-技术突破-产业应用"的良性循环。

国际合作同样不可或缺。作为ITER计划的重要参与方,中国已与50多个国家的120家科研机构建立合作,2024年更是接待了百余名中外科学家开展EAST联合实验,为ITER未来运行"打样"。正如欧盟聚变委员会主席托尼·多恩所言:"中国聚变研究起步虽晚,但效率和进展令人惊叹。"

站在2025年的时间节点回望,从上个世纪70年代"背着馒头出国学习"的科研人员,到如今主导国际聚变会议的"国家队",中国用半个世纪走完了西方百年的追赶之路。当EAST装置的升级进入冲刺阶段,当"夸父"设施即将完工,当钨铜材料远销海外,中国正在可控核聚变的赛道上加速奔跑。

这场关乎人类能源未来的竞赛没有终点,但每一个技术突破都在缩短与"能源自由"的距离。2050年的那盏灯或许还很遥远,但此刻合肥科学岛的等离子体闪光、成都会议上的自信声音、安泰车间里的精密加工,都在照亮这条通往终极能源的道路。中国"人造太阳"的每一次升温,都是在为人类文明的未来积蓄能量。

来源:李振说科学

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