可控核聚变商业化加速:合肥、成都、上海领跑全球能源变革
AI导读:
中国可控核聚变技术突破,合肥、成都、上海形成产业集群。EAST装置创世界纪录,安徽规划“三步走”战略,2030年建示范堆,2040年推商业堆。全球市场规模2030年达4965.5亿美元,企业加速布局。
眼下,被称为“人造太阳”的可控核聚变,正拉开新一轮能源变革的序章。作为未来能源的突破方向,可控核聚变技术(核聚变能源)一滴海水就能释放相当于300升汽油的能量,不仅将大幅降低用电成本,还将为AI等高能耗产业提供关键能源支撑,成为全球能源转型的核心赛道。
坐标安徽合肥,10月13日,聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT取得重要进展——偏滤器原型部件顺利通过专家组测试与验收。在此之前,紧凑型聚变能实验装置BEST主机关键部件——杜瓦底座研制成功并顺利完成交付。大科学装置的突破,无疑推动我国进一步巩固了在可控核聚变领域引领全球的地位。
与此前多次成功“风投”类似,合肥在可控核聚变领域已投入逾50年。早在1974年,合肥就曾建成环形托卡马克装置HT—6,可谓全国初期的“人造太阳”雏形;而后,大科学装置不断落地,不断推高合肥在我国可控核聚变领域的重要性。如今,商业化的曙光乍现,合肥又最早执起牛耳。
科研布局:合肥与成都的“双核驱动”
合肥能够在全球范围内展开竞争的未来产业,一个是量子技术,另一个便是可控核聚变。在科学岛上,有着被外界称为合肥可控核聚变的“铁三角”:BEST和CRAFT之外,还有世界首个全超导托卡马克装置EAST(东方超环)。它们构成了合肥可控核聚变的“核心地带”,背后是中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所。
事实上,纵观全国可控核聚变科研格局,中科院等离子体所也是重要一极。目前,我国形成了以中核集团核工业西南物理研究院(“西物院”)和中科院等离子体所两大科研院所为主,清华大学、中国科学技术大学等高校及相关民营企业共同参与的格局。其中,西物院位于成都,牵头“中国环流三号”装置,与EAST、BEST各有侧重:EAST专注高温等离子体实验,探索商用核聚变条件;BEST验证紧凑高效装置设计;而“中国环流三号”侧重高参数等离子体物理研究,提高温度、密度和约束时间(核聚变关键指标)。
今年内,EAST和“中国环流三号”分别迎来突破:1月,EAST实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒,创造世界纪录,模拟出未来聚变堆运行条件;3月,“中国环流三号”实现“双亿度”运行(原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度),总设计师钟武律指出,这标志着具备开展燃烧实验的基本条件,迈过商业化门槛。

图片来源:央视新闻
迈向商用:从实验堆到商业堆的“三步走”
可控核聚变要实现商用,需走过6个阶段:原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆。全球目前处于燃烧实验到实验堆过渡阶段,而中国需先开展燃烧实验、获得聚变功率,再建造聚变堆。2023年,安徽出台《以创新模式加速推进聚变能商业应用战略行动计划(2022—2035年)》,确立“三步走”战略:BEST将在2030年前完成发电演示验证,2030年建设中国聚变工程示范堆(CFEDR);2040年前后,以商业化公司为主体,联合产业链企业开展更高聚变功率的商业堆建设。CFEDR被认为是我国参与国际竞争的代表,已启动方案设计,完成从国际热核聚变实验堆(ITER)到聚变原型电站的技术过渡。
ITER是全球规模最大的聚变科研工程,由35个国家合作在法国建设,我国于2008年全面参与。根据2024年路线图,ITER计划2036年实现全磁能运行,2039年启动氘–氚燃料实验运行。相比之下,合肥对CFEDR的推进可能率先完成示范堆建设,实现更快商业化。

位于安徽合肥的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)园区,图片来源:新华社
赛道突围:全球商业化竞争与产业集群
据国际能源署预测,到2030年,全球核聚变市场规模有望达到4965.5亿美元,2024至2030年间复合年均增长率为7.4%。面对商业化“奇点”,已有企业提前布局:美国氦核能源公司宣布2028年向微软供电;联邦核聚变系统公司与谷歌签订协议,计划21世纪30年代前半期建成发电站。
在中国,核聚变行业已形成“国家队”带头、民营企业协同发展的格局,产业集群集中在合肥、成都、南昌、上海等地。合肥和成都是国内具备相对完善核聚变产业集群的城市:合肥聚集了聚变新能、星能玄光等民营企业(聚变新能身后有皖能资本、合肥产投、蔚来等支持);成都则拥有瀚海聚能、先觉聚能等企业。今年7月,中国聚变能源有限公司在上海挂牌成立,由中核集团牵头,投资约114.95亿元,建造“中国环流四号”,上海将成为另一个可控核聚变发展极点。
相关产业链也在延长:上游超导磁体、特种钢材、氘氚燃料等材料需求旺盛,国内企业如西部超导、上海超导已实现技术自主化;中游磁体系统、真空室、偏滤器等核心设备,安泰科技、国光电气等企业通过参与ITER项目积累技术经验;下游仍处于探索阶段。中航证券研报提到,首个给电网送电的聚变堆及具备商业化价值的聚变堆,有望在2031至2035年及以后诞生。我国原子能法的完善,也为商业化铺平道路。

位于安徽合肥科学岛的中国科学院合肥物质科学研究院,图片来源:新华社
(文章来源:每日经济新闻)
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