摘要:激动人心!中国计划在2031年建成全球首座聚变-裂变混合反应堆!这个名为星火高温超导反应堆的项目,投资200亿元,计划在江西省南昌市瑶湖科学岛建设全球首座聚变-裂变混合发电站,每秒产生的能量将超过输入能量的30倍,远超目前全球任何核聚变项目,有望领先世界实现核
激动人心!中国计划在2031年建成全球首座聚变-裂变混合反应堆!这个名为星火高温超导反应堆的项目,投资200亿元,计划在江西省南昌市瑶湖科学岛建设全球首座聚变-裂变混合发电站,每秒产生的能量将超过输入能量的30倍,远超目前全球任何核聚变项目,有望领先世界实现核聚变商业发电。
"星火"是中国自主研发的聚变-裂变混合反应堆,预计能产生100兆瓦的连续电力,相当于一座传统核电站输出的10%。
聚变是把轻原子核(如氢)融合在一起,释放巨大能量,这也是太阳发光发热的原理。
裂变是将重原子核(如铀)分裂,产生能量,这是目前核电站的工作方式。
简单来说:聚变是合,裂变是分。
这就像"取长补短"。纯聚变技术虽然最理想,但至今没有实现商业化;而纯裂变虽然成熟,但存在核废料和安全隐患。混合堆可以结合两者的优势,其基本原理是: 聚变部分产生高能中子,轰击周围的裂变材料,引发裂变反应,进一步放大能量输出。一旦聚变停止,裂变反应也会自动减缓,因而更安全。这种方式比纯聚变更容易实现,又比纯裂变更安全。
星火反应堆采用托卡马克装置,这是一种甜甜圈形状的核聚变机器:在强磁场中,氘和氚(氢的同位素)形成高温等离子体,核融合后释放高能中子,中子撞击铀-238或钍-232,引发裂变反应,两种反应共同产生巨大热能,然后通过涡轮机转化为电能,实现Q值为30的核聚裂变混合发电。
Q值是核聚变能量输出与输入之比。简单说,Q>1就是"赚到能量",而"星火"的目标Q值超过30,意味着能产生输入能量30倍以上的能量!
目前核聚变设施的Q值,欧洲JET装置实现了0.67,美国国家点火装置实现Q值1.5,但只是在燃料丸处,最有希望的国际热核实验堆ITER,未来的目标Q值是10。
星火项目虽然前景光明,但挑战也不小:
1、高温等离子体的稳定约束是世界级难题;
2、高温超导材料的工业化生产技术尚未完全成熟;
3、混合堆的安全性、可靠性需要验证;
4、工程建设复杂,系统集成难度大;
5、还需获得最后的批准。
根据江西电子集团总裁武锐的说法,2025年将完成系统设计,2026-2027年,开始生产和检查设备,2028-2029年进行组装和测试机器,2031年完成反应堆第一阶段。
1、更清洁能源:几乎不产生温室气体;
2、更安全核能:自带安全机制,不会像福岛那样发生核泄漏;
3、更丰富能源:燃料取之不尽,可持续数百万年;
4、更低电价:长期来看,能源成本可能大幅下降;
5、技术进步:推动超导、材料等多领域发展。
"星火"混合堆项目代表着中国在清洁能源领域的重大创新和战略布局。虽然挑战重重,但如果按计划在2031年建成并成功运行,将可能成为人类能源史上的里程碑事件,为全球能源转型提供全新路径。
参考文献:公开新闻报道
来源:徐德文科学频道