安徽合肥,一座承载着人类能源革命梦想的城市,正悄然书写着新的历史篇章。随着紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机首个关键部件——杜瓦底座的毫米级精准落位,全球首个紧凑型可控核聚变装置的组装工作迈出关键一步。据新华社披露,中国计划于2027年完成可控核聚变发电演示,2030年或将实现核聚变电力并网,这意味着人类首次掌握“人造太阳”的能源密码。
这一突破的划时代意义,在于它可能终结人类对化石能源的依赖。自35亿年前蓝藻开启光合作用以来,地球生命始终依赖太阳的馈赠。而可控核聚变装置的建成,将使人类首次拥有自主控制的“微型太阳”。其核心燃料氘可从海水中提取,每升海水含0.03克氘,全球海洋蕴藏的氘足够支撑人类数百亿年的能源需求。更关键的是,核聚变产物仅为氦气和中子,几乎零污染,氦气作为重要的工业气体,其市场价格虽达数百元每立方米,但与核聚变带来的清洁能源相比,不过是微不足道的副产品。
核聚变的能量释放效率堪称惊人。实验数据显示,1克氘氚混合物完全聚变释放的能量,相当于燃烧8000吨标准煤。若以海水计,每吨海水提炼的氘聚变后释放的能量,相当于300升汽油。这种近乎无限的清洁能源,或将彻底改变人类的能源结构。但实现这一目标的技术难度超乎想象,目前全球科学家主要探索三条技术路径。
第一条路径是引力约束,这是恒星内部的自然反应方式。在太阳核心,1500万摄氏度的高温与巨大引力使氢核持续聚变。但地球的引力场远不足以复制这一过程,人类只能望“阳”兴叹。第二条路径是惯性约束,通过高能激光瞬间压缩氘氚靶丸。美国国家点火装置(NIF)曾采用此法,用192束激光将靶丸温度提升至1亿摄氏度,压力达万亿个大气压,引发短暂聚变反应。中国“神光”系列装置也在该领域取得突破,但目前仍面临能量输入大于输出的问题。
第三条路径磁约束,被视为最具可行性的方案。其原理是将氘氚加热至1亿摄氏度形成等离子体,再用强磁场将其约束在真空环内。托卡马克装置是该领域的代表,中国EAST(东方超环)作为全球首个全超导托卡马克,今年1月以1亿度高温持续运行1066秒,再次刷新世界纪录。这一突破的背后,是超导材料的革命性应用——铌钛合金导线在液氦冷却下实现零电阻,使磁场强度大幅提升,解决了传统导线因电阻导致的能量损耗难题。











