摘要:能源,作为人类社会发展之基石,纵贯于我们生活的诸般层面,从平素的衣食住行,至助推科技之进步、促进经济之繁荣,其重要性毋庸赘言。回溯人类之历史,每一回能源的重大变革皆仿若一场强劲之引擎,驱动着社会发展达成质的跃迁。自薪柴之时代至煤炭之时代,再至当下的石油天然气之
一、引言:开启能源变革新纪元
能源,作为人类社会发展之基石,纵贯于我们生活的诸般层面,从平素的衣食住行,至助推科技之进步、促进经济之繁荣,其重要性毋庸赘言。回溯人类之历史,每一回能源的重大变革皆仿若一场强劲之引擎,驱动着社会发展达成质的跃迁。自薪柴之时代至煤炭之时代,再至当下的石油天然气之时代,能源的交替更迭,不但改变了我们的生活模式,更铸就了当今世界之格局。
然则,伴随全球经济的迅猛发展与人口的持续扩增,传统化石能源的局限性渐次凸显。储量有限的它们,于长期的开采与使用中,渐趋面临枯竭之危境,与此同时,其燃烧所催生的大量温室气体,诸如二氧化碳、二氧化硫等,正给地球环境施加沉重之负担,引发了全球变暖、酸雨等一系列严峻之环境问题,成为高悬于人类可持续发展路途之上的达摩克利斯之剑。
在如此背景之下,可控核聚变技术恰似一颗璀璨之新星,照亮了人类能源未来的希望之道,其亦被形象地称作“人造太阳”。核聚变,这一于太阳内部时刻进行着的神奇反应,乃是轻原子核(例如氢的同位素氘和氚)在极高温度与压力之下聚合成较重原子核(如氦)的进程,在此过程中会释放出巨量之能量。而可控核聚变,便是要于地球上模拟太阳内部的环境,凭借精确把控核聚变反应的速率与规模,使之稳定、持续地输出能量,从而为人类供应取之无竭、用之不尽的清洁能源。
相较传统能源,可控核聚变具备诸多引人瞩目的优势。首先,其燃料来源甚为丰富,氘能够自海水中大量提取,据估算,每升海水中约莫含有 0.03 克氘,通过核聚变反应产生的能量等同于 300 升汽油燃烧所释放的能量;而氚虽于自然界中含量稀少,却可通过锂与中子的反应来生成,地球上锂的储量亦颇为可观。其次,核聚变反应过程中近乎不产生温室气体与长寿命放射性核废料,对环境的污染甚微,是一种名副其实的清洁能源,能够切实缓解当下的环境危机。此外,可控核聚变还具有能量密度颇高之特点,相同质量的燃料,核聚变所释放的能量远远超出传统化石能源以及核裂变能源,这意味着它能够以更小的燃料耗费满足大规模的能源需求。当下,全球众多国家与企业纷纷致力于可控核聚变技术的研究及开发,一场激烈且满含希望的能源竞赛正在悄然拉开帷幕。于这场竞赛之中,有 7 家公司凭借自身卓越的技术实力、创新的科研成果以及强大的资源整合能力,崭露头角,成为了此领域的领军者。接下来,就让我们一同踏入这 7 家公司,探寻它们于可控核聚变领域的精彩篇章与前沿技术,体悟人类追逐“人造太阳”的坚毅步伐和无限潜能。
二、核聚变 “潜力股” 之首:西部超导
在可控核聚变这一关乎人类未来能源趋向的竞赛里,西部超导材料科技股份有限公司(以下简称“西部超导”)无疑占据着至关重要的地位,恰似一颗璀璨的明珠,闪耀于核聚变技术的前沿范畴。西部超导乃是当下全球唯一具备 NbTi 锭棒、超导线材、超导磁体全流程生产能力的企业,这一独有的优势令其在超导材料的供应与生产领域别具一格。从原材料的精心熔铸,到超导线材的精细拉制,再至超导磁体的精密打造,西部超导构建了一套完备、高效且高度自主可控的生产体系,每一个环节皆凝聚着公司科研团队和技术工人的智慧与辛劳,每一道工序皆彰显着公司于超导材料领域深厚的技术积淀和卓越的工艺水准。
作为国际热核聚变实验堆(ITER)计划用低温超导线材于中国的唯一供应商,西部超导肩负着重大的使命与职责,也承载着中国在国际核聚变舞台上的荣耀与期望。ITER 计划,这一被誉为“人造太阳”的全球最大规模国际科研合作项目之一,旨在通过国际协作,共同攻克可控核聚变技术难题,达成核聚变能源的商业化应用。西部超导凭借其过硬的技术实力和稳定的产品质量,成功斩获 ITER 计划用低温超导线材供应项目,成为中国参与 ITER 计划的重要力量,为全球核聚变事业的发展奉献着不可或缺的“中国力量”。
为满足 ITER 项目对低温超导线材极度严苛的技术要求,西部超导的科研团队历经无数次的试验与摸索,持续优化生产工艺,创新技术手段,最终研发出了具有自主知识产权的核聚变用 NbTi 超导线材工程化生产技术。该技术不单打破了国外在这一领域长期的技术垄断,实现了关键材料的国产化自主供应,并且在产品性能上达到了国际先进水平,各项指标均完美符合 ITER 项目的技术规范。譬如,在超导线材的临界电流密度、磁场均匀性等关键性能指标方面,西部超导的产品表现出众,能够在极端低温和强磁场环境下稳定运转,为 ITER 项目核聚变装置的稳定运行和高效能量输出提供了坚实稳固的材料保障。
此外,西部超导还创研了单重达 450 公斤的大型复合包套一次组装技术,这一技术创新显著地增进了超导线材的生产效率与质量稳定性。传统的复合包套组装技术存在工序繁杂、生产效率欠佳、产品质量一致性难以确保等问题,而西部超导的大型复合包套一次组装技术则巧妙地化解了这些困境。通过自主研发的先进模具以及精密的组装工艺,能够将多种不同材料的包套一次性组装成型,并且保障了各层材料之间的紧密贴合和均匀分布,进而有效地提升了超导线材的性能与可靠性,降低了生产成本,为大规模商业化生产筑牢了坚实的根基。
除了在 ITER 项目中发挥关键效用外,西部超导还是聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)和能量奇点公司核聚变项目的主要供应商之一。CRAFT 项目作为我国自主设计构建的核聚变研究关键设施,对于助推我国核聚变技术的自主创新和工程化应用具有重大意义。西部超导为 CRAFT 项目供应的高性能超导线材和超导磁体,为该项目的顺遂开展和实验研究的成功推进提供了核心材料支撑,助力我国在核聚变技术的自主研发之途上迈出了坚实的步履。在能量奇点公司的核聚变项目中,西部超导同样凭借自身优质的产品和专业的技术服务,赢得了客户的高度认同和信赖,为民营企业参与核聚变技术研发和产业化发展给予了有力的支撑与示范。
在产能方面,西部超导彰显出了强劲的扩张能力与高远的战略目光。2022 年,其超导产品产能已然达至 750 吨/年,而经由定增项目的施行,预估至 2024 年 4 月,产能将会大幅上扬至 2000 吨/年。这般迅速的产能扩充,不但能够满足当下全球核聚变项目与日俱增的材料需求,并且为未来核聚变技术商业化应用后的大规模市场需求做足了充分筹备。
随着产能的持续提升,西部超导于全球核聚变产业链里的核心地位将愈发稳固,其对行业发展的引领与推动作用亦将愈加突显。作为我国高端钛合金棒线材的领军企业,西部超导在为航空航天等军民高端装备发展给予关键材料支撑的同时,也将其高端材料技术拓展至核聚变相关的高端装备制造范畴。
核聚变装置作为一个极度复杂且要求颇高的大型科学设备,其内部的诸多关键部件,诸如真空室、磁体结构件等,皆需运用高强度、耐高温、耐腐蚀性的高端材料。西部超导凭借自身在高端钛合金和高温合金材料领域深厚的技术积淀与丰富的生产经验,能够为核聚变高端装备提供定制化的材料解决之策,有效地提升了核聚变装置的性能与可靠性,进一步拓展了公司在核聚变产业链中的业务格局和技术应用范畴。
三、引领焊接材料新方向:大西洋
在焊接材料领域,四川大西洋焊接材料股份有限公司无疑是一颗璀璨的明星,其历史底蕴深厚,恰似一部鲜活的中国焊接材料行业发展的壮丽史诗。1950 年 4 月,在归国华侨陈武卿先生的引领下,上海斌诚焊接材料制造厂正式创立,此乃大西洋的前身,亦是中国首家焊接材料制造工厂。在那个工业基础薄弱、焊接材料领域几近空白的时期,斌诚焊接材料制造厂的团队凭借无畏的气魄和精湛的技艺,成功试制出中国首台电焊条压制机器,并生产出首批由国人通过自己机器压制的电焊条。同年 8 月,“大西洋”商标正式注册,成为中国首个焊接材料商标,自此,大西洋踏上了引领中国焊接材料行业发展的漫漫征程。
历经公私合营改造、内迁自贡等一系列变革,大西洋持续发展壮大。1999 年 9 月,由四川大西洋集团有限责任公司为主的 5 家企业发起设立了四川大西洋焊接材料股份有限公司,并于 2001 年 2 月 27 日在上海证券交易所成功上市,股票代码 600558。上市后的大西洋犹如添翼之虎,借助资本市场的强大力量,不断拓展生产规模,提升技术水准,其产品囊括焊条、焊丝、焊剂三大类 300 余个品种,广泛运用于石油化工、船舶、车辆、锅炉压力容器、航空航天、桥梁、铁路、高层建筑、管道、水电等众多重大装备制造业和基础建设领域,在国家重点项目中,诸如秦山核电站装备、大亚湾岭澳核电站装备、三峡工程、国家大剧院、鸟巢、水立方、杭州湾大桥、西气东输等皆发挥了重要作用,树立了卓著的品牌形象。
在可控核聚变领域,大西洋同样扮演着不可或缺的关键角色。公司高度注重核级焊接材料的研发,当下已与国内三大核电公司(中核、国核、广核)展开充分合作,研发出碳钢低合金钢、不锈钢、镍基等一系列焊接材料,部分产品用于可控核聚变相关部件的制造。核聚变装置的建造和运行对材料的性能要求甚高,需要焊接材料具备出色的耐高温、耐腐蚀、高强度以及良好的焊接工艺性能等。大西洋研发的这些焊接材料,能够满足核聚变装置在极端工况下的使用需求,确保核聚变相关部件的连接强度和密封性,为核聚变装置的稳定运行和实验研究提供了关键保障。
例如,在核聚变装置的真空室焊接方面,需要焊接材料能够于高温、高真空的环境中确保焊缝的质量与稳定性,防止气体泄漏,以维系核聚变反应所需的极端物理条件。大西洋的不锈钢焊接材料凭借其优良的高温性能与焊接工艺性,能够达成高精度的焊接,切实保障了真空室的密封性能与结构强度。
在核聚变装置的发热部件焊接中,镍基焊接材料发挥了关键作用,其出色的耐高温、耐腐蚀性能,能够保证在高温、强辐射的恶劣环境下,焊接接头依旧维持良好的性能,不出现变形、开裂等问题,进而保障了发热部件的正常运转和能量传输。
凭借在焊接材料领域深厚的技术积淀和持续的创新能力,大西洋不但在国内市场占据关键地位,还积极开拓国际市场,产品远销至欧美、亚洲、非洲等众多国家和地区,在国际焊接材料市场亦享有颇高的声誉。
在未来,伴随可控核聚变技术的不断演进和商业化进程的推进,大西洋有望凭借自身在核级焊接材料方面的技术优势与丰富经验,进一步拓展在核聚变领域的市场份额,为全球可控核聚变事业的发展作出更为重大的贡献 。
四、工业阀门的“核聚变之光”:纽威股份
在工业阀门领域,苏州纽威阀门股份有限公司无疑是一颗闪耀的明星,其作为中国最大的工业阀门制造商与出口商之一,于行业内占据着至关重要的地位 。自 2002 年创立以来,纽威股份始终专注于工业阀门的设计、制造和销售,凭借卓越的技术实力、严格的质量把控以及完备的全球销售网络,产品广泛应用于石油、天然气、化工、电力、船舶等多个领域,畅销于全球 50 多个国家和地区,在国际市场上享有较高的声誉 。
在可控核聚变这一前沿领域,纽威股份同样获取了令人瞩目的成果,成功打入国际市场,已向法国 ITER 可控核聚变项目供应近 6 千万核级和非核级阀门 ,这一成就充分展现了其在核聚变阀门领域的技术实力与产品质量。ITER 项目,这一全球规模最大、影响最为深远的国际科研合作项目之一,被誉为“人造太阳”,其对阀门的技术要求极为严苛,不但需要阀门具备极高的可靠性与稳定性,能够在高温、高压、强辐射等极端环境下长期稳定运行,还要求阀门具有精准的流量控制和密封性能,以确保核聚变反应的顺利施行和装置的安全运行 。
为满足 ITER 项目对阀门的特殊需求,纽威股份在设计、样机、制造等方面做了充足的准备并进行了创新。在设计阶段,公司引入了先进的模拟仿真技术以及研发设计管理系统,针对阀门的结构、流道、密封等关键部位予以精细化设计与优化,通过虚拟仿真分析,预先预判阀门在各种工况下的性能表现,确保设计方案具备科学性与合理性。
在样机制造过程中,公司凭借其世界级的阀门材料实验室和工程实验室,配置了世界一流的实验设备,采用先进的加工工艺和制造技术,严格把控每一个生产环节,保证样机的质量和性能符合设计要求。
同时,公司还对样机开展了严格的性能测试和可靠性验证,通过模拟 ITER 项目的实际运行环境,对阀门进行高温、高压、疲劳、密封等多项性能测试,经过反复测试与改进,最终成功研制出契合 ITER 项目要求的核级和非核级阀门。
这些阀门品类繁多,涵盖手动阀、开关阀和调节阀等,不同类型的阀门在核聚变装置中发挥着各自独有的作用。手动阀主要用于装置调试、维护等阶段的人工操作控制,要求操作简便、灵活且可靠;开关阀用于控制管道内流体的通断,需要具备快速响应、密封性能优良等特性,以确保在紧急状况下能够迅速切断流体,保障装置安全;调节阀用于精确调节管道内流体的流量、压力等参数,对阀门的控制精度和稳定性要求极高,以满足核聚变反应对各种工艺参数的严苛要求。
例如,在核聚变装置的冷却系统中,调节阀需要依据装置运行过程中产生的热量变化,精准调节冷却介质的流量,确保装置各部件在适宜的温度区间内运行;在核聚变装置的燃料输送系统中,开关阀需要能够迅速、准确地控制燃料的供应与切断,以保证核聚变反应的稳定进行。
纽威股份于核电阀门领域所积累的丰富技术与经验,为其朝核聚变领域的拓展筑牢了坚实根基 。公司早在 2010 年便获取了由国家核安全局颁发的核级阀门设计、制造许可证,成为国内屈指可数具备核级阀门生产资质的企业之一 。
多年以来,纽威股份参与了众多国内外的核电项目,例如英国欣克利角 C 核电项目,为其供应了 2000 多台核级阀门,在核电阀门的设计、制造、安装和维护等方面积攒了大量弥足珍贵的实践经验 。
这些经验促使公司在直面核聚变项目的特殊需求时,能够迅速对核电阀门技术予以优化和迁移,研发出适用于核聚变装置的阀门产品 。譬如,在核电阀门中运用的高温高压密封技术、抗辐照材料技术等,经过进一步的改进与创新,成功应用于核聚变阀门之中,有效增强了阀门在极端环境下的性能与可靠性 。
凭借在核聚变阀门领域的卓越表现,纽威股份有望于未来的聚变装置建设中斩获更多订单,进一步拓展市场份额,其业绩增长潜力不可估量 。
随着全球可控核聚变技术的持续发展以及商业化进程的加快,核聚变装置的建设规模与数量将会不断递增,对阀门等关键设备的需求也将持续上扬 。纽威股份将继续加大在技术研发、产品创新和市场拓展方面的投入,不断提升自身的核心竞争力,为全球可控核聚变事业的发展提供更为优质的阀门产品和技术服务 。
五、智能制造跨界核聚变:弘讯科技
在智能制造的广阔舞台上,宁波弘讯科技股份有限公司无疑是一颗璀璨的明星,其专注于智能控制领域达三十余载,积淀了深厚的技术底蕴,恰似一棵根基稳固的大树,于行业内蓬勃发展、枝繁叶茂。
公司的业务广泛涵盖工业自动化(智能制造)、工业互联网(数字化、软件)、新能源三大核心板块,其产品和解决方案仿若灵动的音符,奏响了智能制造的华彩乐章,在中高端塑料机械、工业机器人、新能源等众多领域皆留下了绚丽夺目的篇章。
在工业自动化领域,弘讯科技宛如一位技艺超凡的工匠,通过持续推陈出新,稳踞行业领先之位。新一代控制系统 i - TECH56 达成了与驱动器的全数字通讯,这一创新犹如为工业自动化系统赋予了智慧的灵魂,令系统之间的信息交互愈发流畅、高效,客户端对此反馈积极,纷纷予以称赞。新一代液冷 DE 系列驱动器、iDM 系列驱电集成式一体机亦实现了批量化生产与出货,进一步充实了伺服动力系统产品的类别,满足了不同客户的多元需求,为工业自动化的高效运转提供了坚实的动力支撑。
在工业互联网领域,弘讯科技持续打造边缘服务器系列产品,该产品集成了弘讯 tmloT 物联网云平台,恰似搭建起一座信息高速公路,具备组态化开发的优势,能够达成本地快速组网,支持多台设备同时入网,还能迅速对联网设备进行数据采集、数据存储以及数据再加工 。借由这个平台,企业仿若拥有了一双洞悉生产流程的智慧之眸,进一步助力传统企业迅速实现数字化转型,提升生产效率与管理水平 。
在新能源领域,虽然家用储能系统出货量因市场竞争的影响有所下滑,但旗下工商光储系统 MAXBESS 产品却凭借自身卓越的性能赢得了市场的高度认可,销售额相较于上一年同期显著增加,犹如在新能源市场中开拓出了一片崭新的天地 。船舶岸电系统解决方案亦取得了较快的增长,业务规模较 2022 年实现了大幅拓展,为新能源的广泛应用贡献了重要力量 。
然而,弘讯科技的壮志雄心远不止于此,其在可控核聚变这一前沿领域同样彰显出了非凡的实力与勇气 。公司控股子公司意大利 EEI 公司,作为一家拥有 45 年历史、专注于电源转换技术的资深企业,与欧洲核子研究中心(CERN)保持着多年紧密的技术合作,宛如一对携手并肩的探索者,在核聚变电源器领域持续深耕 。EEI 公司在等离子加速器电源领域,尤其是在高速磁铁电源应用方面,积累了极为丰富的产品经验,能够如同量体裁衣一般,满足各类客户的定制化需求 。
当下,EEI 公司设计生产的高动态性能转换器系列(HDPS),具备稳定、精准、高速、灵活的设计功能,这些特性仿若精密仪器的精细调校,保障了等离子体状态的稳定把控 。该系列产品坐拥高速环磁(Tokamak)控制技术,为 Tokamak 系统给予了先进的直流/直流电源解决方案,于核聚变所需的高强度磁场中充当着核心部件的关键角色,是确保核聚变反应顺利推进的重要一环 。例如,在部分核聚变实验中,需要对等离子体予以精确的控制与约束,以达成稳定的核聚变反应 。EEI 公司的 HDPS 系列电源解决方案能够依照实验的需求,迅速、精准地调控电源的输出,为等离子体提供稳定的磁场约束,保证等离子体在高温、高压的极端状况下维持稳定,进而为核聚变实验的成功给予了有力支撑 。
弘讯科技借由其子公司 EEI 在可控核聚变领域的技术投入与创新,不单为核聚变技术的发展奉献了自身的力量,也为公司未来的多元化发展开辟了全新的路径 。尽管当下该业务收入在公司主营业务收入中的占比较小,2024 年预计约为 2%,对公司短期业绩影响有限,并且距离可控核聚变的商业应用尚有较长的路程,EEI 公司参与项目获取订单的持续性存在较大的不确定性 。然而从长远视角来看,随着可控核聚变技术的持续突破与发展,弘讯科技有望在这一领域获取更大的突破,迎来崭新的发展契机 。
六、特种电磁线的核聚变征途:精达股份
在特种电磁线的广阔领域之中,精达股份仿若一座高耸的山峰,屹立于行业之巅,作为全球最大的特种电磁线制造企业之一,其地位至关重要,难以取代。
公司的产品恰似灵动的丝线,编织出众多行业发展的脉络,广泛应用于新能源汽车、光伏、人工智能、军工等多个国家重点工程和新兴行业,于这些领域发挥着不可或缺的关键作用。
精达股份之所以能够在竞争激烈的市场中崭露头角,成为行业的翘楚,离不开其在技术研发方面的持之以恒的努力和深厚的积累。公司坐拥国家级技术中心和博士后工作站等顶尖的科研创新平台,这些平台汇聚了一大批行业内的卓越人才,他们犹如智慧的明灯,为公司的技术创新照亮了前行的道路。
凭借着这些杰出的人才和先进的科研平台,精达股份持续推陈出新,研发出一系列具备国际先进水平的特种电磁线产品,多项技术更是填补了国内空白,达到了国际领先水准。
在众多的技术成果里,耐温 240℃的新能源汽车电机用漆包线和 800V 高压扁线无疑是两颗耀眼的明珠。耐温 240℃的新能源汽车电机用漆包线,凭借其出色的耐高温性能,能够在新能源汽车电机高速运转所产生的高温环境中稳定运行,有效提升了电机的效率和可靠性,为新能源汽车的高性能发展给予了有力支撑。而 800V 高压扁线则顺应了新能源汽车高压化发展的趋向,其独特的扁平结构设计,不但能够有效降低电阻,提升导电性能,还能增加电机的功率密度,使新能源汽车在续航里程和动力性能方面均得到了显著提高。这两款产品均已成功引入比亚迪、特斯拉等新能源汽车行业的头部企业供应链,获得了市场的高度认同和广泛应用。
除了于特种电磁线领域所取得的斐然成就外,精达股份在可控核聚变领域同样有着深远的谋篇布局和重要的影响力。
公司身为上海超导的第一大股东,持有其 18.29% 的股份,深度投身于上海超导在高温超导材料领域的研发及产业化进程。
上海超导作为一家专注于高温超导材料研发、生产与销售的高新技术企业,在高温超导材料领域握有多项核心技术和专利,其生产的第二代高温超导带材具备更高的临界温度和卓越的电流传输能力,产品广泛应用于可控核聚变、超导电力、高场磁体等前沿科技领域。
精达股份与上海超导的紧密协作,恰似一场强强联手的盛宴,为全球商业核聚变公司供应了优质的超导材料及解决方案。
在能量奇点公司研发建造的全球首台全高温超导托卡马克“洪荒 70”中,上海超导提供了全部高温超导带材,而精达股份则凭借其在特种电磁线领域的技术优势和产业资源,为上海超导的高温超导带材生产给予了关键的原材料和技术支撑,保障了“洪荒 70”项目的顺利推进。
这一合作不单展现了精达股份在超导材料领域的技术实力和产业协同能力,也为其在可控核聚变领域博得良好的声誉和市场地位。
随着全球可控核聚变技术的持续发展以及商业化进程的加快,核聚变装置对超导材料的需求将呈现爆发式的增长。
精达股份作为核聚变超导材料供应链中的重要一环,凭借其在特种电磁线和超导材料领域的双重技术优势,以及与上海超导的深度合作关系,有望于未来的核聚变市场斩获更多的订单和市场份额。
同时,随着上海超导计划在 A 股市场首次公开发行股票并上市,若上市成功,其市值的增长将直接增厚精达股份的净资产,为精达股份带来可观的投资收益,进一步增强公司的综合实力和市场竞争力。
七、工业模块的聚变力量:利柏特
在工业模块设计和制造以及工程服务的广袤领域中,江苏利柏特股份有限公司仿若一颗璀璨的明星,绽放着耀眼的光芒。
公司自 2006 年创立以来,凭借在工业模块设计和制造领域深厚的技术积淀和丰富的实践经验,构筑起了“设计 - 采购 - 模块化 - 施工”(EPFC)全产业链环节及一体化服务能力,恰似一位全能的工匠,能够为客户提供全方位、定制化的项目建设服务,在化工、油气能源、矿业和水处理等诸多行业皆留下了坚实的足迹。
利柏特在核电领域的技术实力同样不可轻视,其代表性产品核电气体分离装置,仿若核聚变实验堆的“幕后英雄”,发挥着不可或缺的关键作用。该装置用于核电制氦,而氦气在核聚变实验中充当着至关重要的角色,乃是国际热核聚变实验堆辅助装备之一。
核聚变实验堆的运行需要于极端的环境条件下展开,对各种辅助装备的性能和可靠性要求甚高。利柏特的核电气体分离装置能够精准地从核电相关流程中分离和制取高纯度的氦气,满足核聚变实验堆对氦气的严苛要求。
在技术实现方面,该装置对焊接精度和管道清洁度的要求极高。高精度的焊接工艺确保了装置的密封性和结构稳定性,防止在运行过程中出现气体泄漏等问题,保障了装置安全可靠地运行。而严格的管道清洁度要求则是为了规避杂质对氦气质量的影响,保证制取的氦气纯度契合核聚变实验的标准。
例如,在焊接进程中,利柏特的技术团队运用了先进的焊接工艺和自动化焊接设备,对每一个焊接点都进行了严格的质量检测与控制,确保焊接质量达到国际领先水平。在管道清洁方面,公司采用了专业的清洗技术和设备,对管道进行多次清洗和检测,确保管道内无杂质残留。
这种高精度、高要求的技术达成,不但彰显了利柏特在核电气体分离装置制造领域的非凡技术水准,也为核聚变实验堆的稳定运行给予了强有力的保障。
在国际热核聚变实验堆项目里,利柏特的核电气体分离装置凭借其出众的性能和可靠性,博得国际同行的高度认同和称赞。
除却在核聚变辅助装备领域的卓越表现,利柏特在大型工业模块设计和制造方面亦具备显著优势。
公司拥有国内领先的大型工业模块设计能力,能够充分考量大型装置的工艺需求和业主的标准规范,运用先进的结构设计、三维建模等技术,将大型装置拆解为多个模块,达成高效的模块化制造和装配。
同时,公司还拥有行业领先的模块制造技术和处于优势区位的大型生产基地,为大型工业模块的制造及出运提供了坚实的支撑。
例如,在一些大型化工项目中,利柏特能够依据项目的工艺需求,设计并制造出高度集成化的工艺模块,将各种设备、管道、电气控制系统等整合在一个模块中,极大地提高了项目的建设效率和质量,降低了项目成本。
凭借着在工业模块设计与制造领域的专业能力、完备的业务资质以及优质的客户资源,利柏特在未来核聚变项目的建设中,有望于辅助系统设备供应和工程服务等方面发挥更为重要的作用,为全球可控核聚变事业的发展奉献更多的力量。
八、压缩机里的核聚变奥秘:雪人股份
在压缩机和制冰领域,雪人股份恰似一位深耕许久的大师,凭借深厚的技术积累与持续的创新投入,于全球市场中占据关键地位。
公司不但是国内最大的制冰设备及制冰系统生产商与供应商之一,在国内制冰机市场综合占有率位居榜首,其产品更是广泛运用于冷链、混凝土降温等众多领域,为诸多行业的发展给予了稳定、高效的制冷保障。
在可控核聚变这一前沿范畴,雪人股份同样发挥着关键效能,仿若为核聚变实验装置注入了一颗强劲的“心脏”。
公司为中科院合肥物质研究所、理化所等多家研究院供应氦气螺杆压缩机,这些压缩机应用于全超导托克马克核聚变实验装置等重大科学工程应用领域,在液氦到超流氦温区国家重大低温装备国产化方面提供了核心技术产品。
全超导托克马克核聚变实验装置,作为探索可控核聚变的关键实验平台,其运行需要在近乎绝对零度的超低温环境下开展,对制冷设备的性能要求甚高。
雪人股份的氦气螺杆压缩机能够通过 1000 多 kW 功耗获取超流氦温区百瓦级制冷量,达成了零下 269℃超低温制冷,为核聚变实验装置营造了所需的极端低温环境,确保了超导磁体和超导加速腔等关键部件能够在超导电性状态下稳定运转,从而为核聚变实验的顺利推进提供了坚实的设备支撑。
例如,在实际的核聚变实验里,需要将等离子体约束于强磁场中,而超导磁体则是产生强磁场的关键部件。为了使超导磁体达到超导状态,需要将其冷却至极低的温度,雪人股份的氦气螺杆压缩机就能够精准地实现这一超低温制冷需求,通过高效的制冷循环系统,将热量从超导磁体中带走,维持其低温环境,保障超导磁体稳定地产生强磁场,对等离子体进行有效的约束和控制,使得核聚变反应能够在稳定的条件下进行。
雪人股份生产的“兆瓦级”大型氦气压缩机,更是一举打破了国外的技术垄断,填补了国内空白,其技术水平臻至国际领先水准。
2021 年 12 月 30 日,雪人股份与中科院理化所共同完成的“自动控制内容积比大型氦螺杆压缩机关键技术及制冷低温应用”项目顺利通过第三方科技成果评价。由中国工程院王浚院士任组长的评价委员会指出:“该项目成果具备自主知识产权,技术难度颇高,创新性显著,整体技术达到国际领先水平,具有重大的社会效益和经济效益,市场应用前景广阔。”
这一成果不单展现了雪人股份在氦气压缩机技术领域的非凡实力,也为我国在液氦到超流氦温区国家重大低温装备的国产化进程中踏出了坚实的一步。
凭借在低温制冷领域的技术优势以及对核聚变实验装置的重要贡献,雪人股份在核聚变产业链中占据了关键的一环。
随着全球可控核聚变技术的持续发展以及商业化进程的提速,对超低温制冷设备的需求将不断攀升,雪人股份有望凭借其核心技术产品,在未来的核聚变市场中获取更多的发展契机,为全球可控核聚变事业的发展奉献更大的力量。
九、未来蓝图与挑战并存
这 7 家公司于可控核聚变领域各自施展着独有的关键效能,携手推动着人类朝着“人造太阳”的梦想奋勇迈进。西部超导凭借其于超导材料全流程生产的领先技艺,为核聚变装置供应了不可或缺的核心材料,其产品的稳定性与高性能乃是保障核聚变实验顺利开展的基石。大西洋在焊接材料领域的深厚积累,为核聚变相关部件的制造给予了可靠的连接保障,确保了装置于极端环境下的结构完整性。纽威股份在阀门制造方面的卓越技术,满足了核聚变装置对流体控制的严苛要求,其产品于 ITER 项目中的成功应用,彰显了其在核聚变阀门领域的领先地位。弘讯科技通过其子公司 EEI 在电源转换技术上的创新之举,为核聚变装置提供了稳定、精准的电源解决方案,成为维持等离子体稳定运行的关键支撑。精达股份作为特种电磁线的行业翘楚,通过与上海超导的紧密协作,为核聚变提供了优质的超导材料及解决方案,助力全球商业核聚变公司实现技术突破。利柏特在工业模块设计和制造以及核电气体分离装置方面的技术优势,为核聚变项目的建设和辅助系统的运行提供了高效、可靠的支撑。雪人股份的氦气螺杆压缩机为核聚变实验装置营造了所需的超低温环境,是实现超导磁体和超导加速腔稳定运行的关键设备。
然而,尽管可控核聚变技术前景光明,但要达成商业化仍面临诸多严峻挑战。从技术层面来讲,虽然当下已然取得了一些重要的阶段性成果,但要实现核聚变反应的长时间稳定运行,还需在等离子体控制、材料科学等多个关键领域获取更大的突破。例如,如何进一步提升等离子体的约束性能,使之能够在高温、高压的极端条件下保持稳定,乃是当前面临的一个重大技术难题。此外,核聚变装置内部的材料需要承受极高的温度、压力和辐射,研发出能够满足这些苛刻条件的新型材料,也是实现核聚变商业化的关键要素之一。目前,虽然已有一些材料在实验中呈现出了一定的潜力,但距离大规模应用尚有漫长的道路要走。
从经济层面剖析,可控核聚变项目的研发与建设成本甚高,需要巨额的资金投入。以 ITER 项目为例,其总预算持续上扬,给参与国家带来了沉重的经济压力。并且,当下尚难以精确预估核聚变商业化后的发电成本,这致使投资者在面对可控核聚变项目时通常抱持谨慎态度。倘若无法切实降低成本,提升核聚变发电的经济性,将极难吸引充足的投资以推动其商业化进程。
尽管面临诸多重重挑战,然而可控核聚变的未来发展前景仍旧极为诱人。随着全球对清洁能源的需求持续递增,以及对环境保护的重视程度日渐提升,可控核聚变作为一种近乎取之无尽、用之不竭的清洁能源,一旦达成商业化,将会彻底变革全球的能源格局。它不但能够有效缓解能源短缺的问题,减少对传统化石能源的依赖,还能够显著削减温室气体排放,为应对全球气候变化作出巨大贡献。
在未来,我们期待看到更多的企业和科研机构投身于可控核聚变领域的研究与开发,共同攻克技术难题,降低成本,加速其商业化进程 。同时,政府和社会各界也应加大对可控核聚变技术的支持力度,通过政策引导、资金扶持等方式,为其发展创造良好的环境 。相信在不久的将来,可控核聚变这颗 “人造太阳” 将真正照亮人类的生活,为我们带来无尽的清洁能源,开启人类能源利用的新纪元 。让我们持续关注这一领域的发展动态,共同见证人类追逐 “人造太阳” 的伟大征程 。
来源:走进科技生活