文章称,中国国内新兴核聚变公司如雨后春笋般涌现,中国在核聚变领域的投入已经超过美国,这让美国企业和业内专家愈发担心美国正逐渐失去在清洁能源领域的早期领先优势。
核聚变技术是指氢的同位素氘和氚在极高温度下聚变释放能量的技术,几十年来人们一直认为该技术有可能提供大量零排放电力,且不会产生长期放射性核废料。
近年来,许多国家的受控核聚变已逐渐从实验堆走向工程堆,但目前研制的机器产生的能量还仅够烧开一壶水。
核聚变能源研究小组主任让·保罗告诉美国有线电视新闻网 (CNN),中国政府大力支持该领域,每年在核聚变方面的投资估计为 10 亿至 15 亿美元。相比之下,拜登政府每年的投资仅为 8 亿美元左右。
“对我而言,比花费更重要的是他们完成任务的速度,”艾伦说道。
文章指出,美国自20世纪50年代初就开始解密核聚变能源研究,但起步较晚的中国近年来加快步伐奋起直追。《日经新闻》公布的行业数据显示,自2015年以来,中国的核聚变专利数量激增,目前已超过任何其他国家。
文章称,上海的初创公司(以下简称“奇点能源”)只是中国快速发展的一个例子。
成立于2021年的奇点能源仅用三年时间就设计、研发、建造了洪皇70装置,成功实现等离子体放电。这是世界首台全高温超导托卡马克装置,也是世界首台由商业公司研发建造的超导托卡马克装置,创下了世界超导托卡马克研发建造速度最快的纪录。洪皇70拥有自主知识产权,国产化率超过96%,其磁体系统全部采用高温超导材料加工建造,彰显了中国核电技术的“长期积累”。
洪黄70号成功发射视频截图
托卡马克装置是一种高度复杂的环形机器,利用高温超导(HTS)材料包裹加热到高于太阳表面温度的同位素等离子体,有望成为核聚变电站的核心设备。
文章称,对于一家研究世界上最困难的物理问题之一的新公司来说, 对未来非常乐观,这种乐观源自其信心。据联合创始人杨钊介绍,该公司迄今已获得约 1.1 亿美元(约合 7.8 亿元人民币)的融资。此外,该公司研制的洪荒 70 装置还采用了高温超导磁体,这在世界尚属首次。
未来,奇点能源将投入研发下一代高磁场高温超导托卡马克装置——洪皇170,该装置目标实现氘氚等效能量增益(Q)大于10。公司的目标是2027年完成洪皇170的建造,届时洪皇170将成为世界上体积最小、成本最低、可实现10倍能量增益的托卡马克装置。
相比之下,美国的托卡马克设备正在老化,需要依靠日本、欧洲和英国的机器来推进研究,聚变工业协会(FIA)首席执行官霍兰德说。
霍兰德表示,中国正在建设一个耗资5.7亿美元的核聚变反应堆主机关键系统综合研究设施园区,预计将于2025年竣工。
“我们没有类似的园区,美国普林斯顿等离子体物理国家实验室(PPPL)已经对其托卡马克进行了10年的升级改造,美国另一个运行中的DIII-D托卡马克也有30年的历史了。”他强调,美国国家实验室根本没有现代化的核聚变设施。
安徽合肥聚变反应堆重大系统集成研究设施园区效果图。“鲁阳发布”微信公众号
文章认为,随着我国在科研方面的投入,托卡马克概念也在快速发展。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所被誉为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行时间最长的一次。有消息透露,试验温度达7000万摄氏度。
英国原子能机构的马斯洛夫称其为“重要的里程碑”。
近年来,我国在核聚变领域取得了长足进步,但也面临一些挑战。中核集团首席科学家刘勇在广西南宁“核能创新与低碳未来”论坛上指出,核聚变反应堆面临三大技术挑战:一是等离子体燃烧问题,二是抗辐射材料问题,三是氚扩散与自持循环问题。他认为,受控核聚变还有不少技术难点需要攻克。
刘勇表示,针对三大挑战,国内外都在积极谋划下一步发展,有些进展比较大。应对这些挑战,各国政府的态度比较理性,基本锁定了2050年实现目标。


