人造太阳迎大突破,2030年拟发首度电,核心部件全自主
我国“人造太阳”工程迎来里程碑式进展。两款自主研制的核聚变堆超导磁体,近日顺利通过技术验收与满工况参数测试。这俩家伙分别是全球最大聚变堆环向场超导磁体,以及紧凑型聚变装置高温超导中心螺管线圈。说白了,就是工程化链条上最难啃的骨头,终于被我们给拿下了。
这次测试通过的磁体,从原材料、结构材料到装备和工艺,实现了百分之百的国产化。这意味着,核心技术彻底掌握在自己手里,不再受制于人。其中,高温超导中心螺管线圈是紧凑型聚变能实验装置的核心部件。它的主要活儿,是感应驱动等离子体电流,还得动态调节等离子体的约束形态。
这玩意儿额定运行电流高达46.5千安,六组线圈的最高运行磁场能达到19特斯拉。中国科学院等离子体物理研究所的团队解释得很直白:磁场越强,能在有限空间里约束的高温等离子体就越多。没这个线圈,聚变堆根本点不着火。

BEST装置计划在2027年底建成,预计在2030年前后,演示用核聚变发出第一度电。可控核聚变的科学原理,科学家们早就验证过了。真正的难点,全在工程落地这一关。人造太阳得把燃料加热到上亿摄氏度,没有任何常规材料能扛住这种高温。
几十年来,科学家主要靠强大的磁约束,把等离子体像“托”起来一样悬浮着,确保火球不碰壁、不熄灭。这次完成测试的高温超导带材,真正起作用的超导层只有一微米厚。它得被加工、弯折,塞进钢管再挤压成型。看着只是改变形状,实际上要同时经历拉伸、压缩、扭转。
任何一道工序出了岔子,材料就会瞬间失效。 团队负责人秦经刚透露,六年前接任务时,要求很简单:性能提上去,价格降下来。当时设计咋定、材料哪找,全是未知数。经过六年死磕,不仅性能提升且稳定,源头装备也全部实现了国产化。

同样规格的超导材料,过去一米要400元,现在降到了100元。 更值得关注的是,这次线圈的重量、尺寸和储能能力,都远超此前的规格。单个线圈重量从350吨涨到了580吨,这意味着未来装置的能量规模也会更大。
不过秦经刚坦言,这次通过测试只算走完了百分之八十。剩下的百分之二十,还得把线圈装到装置上,在苛刻环境下考核它的服役稳定性和寿命。只有通过了这一关,才算真正走通了高温超导这条路。 近年来,中国“人造太阳”一直在加速刷新时间表。
去年1月,全超导托卡马克实验装置东方超环,实现了一亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒,再次刷新了世界纪录。按照主流路径,可控核聚变用海水提取的氘做燃料。一升海水的聚变能量,相当于300升汽油。它几乎不产生强放射性核废料,也没有碳排放。
地球海洋里藏着约45万亿吨氘,按人类目前的能耗速度,能维持几十亿年。这简直就是取之不尽、用之不竭的清洁能源宝库。