核聚變技術(shù)原理與全球進(jìn)展

    核聚變被稱為"人造太陽"技術(shù)，其原理是通過將輕原子核（如氘和氚）在超高溫高壓環(huán)境下碰撞聚合，形成更重的原子核并釋放巨大能量。與當(dāng)前核電站采用的核裂變技術(shù)相比，聚變反應(yīng)不產(chǎn)生長壽命放射性廢物，原料可從海水中提取，每升海水蘊(yùn)含的氘能量相當(dāng)于300升汽油。目前全球主要采用托卡馬克裝置實(shí)現(xiàn)磁約束聚變，2022年12月美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)能量凈增益（Q值＞1），標(biāo)志著人類在可控核聚變領(lǐng)域取得歷史性突破。

ITER計(jì)劃與中國貢獻(xiàn)

    國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）是當(dāng)今規(guī)模最大的國際合作科研項(xiàng)目，35個(gè)國家共同投資220億歐元。中國承擔(dān)了9%的采購包任務(wù)，包括提供超導(dǎo)導(dǎo)體、第一壁材料等核心部件。我國自主研發(fā)的"東方超環(huán)"（EAST）保持多項(xiàng)世界紀(jì)錄：2021年實(shí)現(xiàn)1.2億℃等離子體運(yùn)行101秒，2023年達(dá)成403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模放電。這些突破為ITER的工程驗(yàn)證提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，也使我國在鎢偏濾器、低溫調(diào)控等細(xì)分領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。

商業(yè)應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

    私營企業(yè)正加速聚變能源商業(yè)化進(jìn)程。英國托卡馬克能源公司計(jì)劃2030年建成50兆瓦示范電站，美國Commonwealth Fusion Systems采用高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)縮小裝置體積。但技術(shù)挑戰(zhàn)依然存在：需要開發(fā)能承受中子輻照的新型材料，解決氚自持循環(huán)難題（當(dāng)前全球氚庫存僅20公斤），提升能量轉(zhuǎn)換效率。據(jù)國際能源署預(yù)測，首座商用聚變電站有望在2050年前并網(wǎng)發(fā)電，初期電價(jià)約0.5美元/千瓦時(shí)，隨著技術(shù)成熟可降至0.1美元以下。

核聚變產(chǎn)業(yè)鏈投資機(jī)遇

    資本市場對聚變技術(shù)的投資從2015年的2億美元激增至2022年的48億美元。主要投資方向包括：高溫超導(dǎo)磁體制造商（如美國的MIT衍生公司），等離子體加熱系統(tǒng)開發(fā)商（如日本的三菱重工），以及聚變裂變混合堆技術(shù)（中國原子能研究院的"聚龍一號"項(xiàng)目）。特別值得關(guān)注的是液態(tài)鋰包層技術(shù)，既能增殖氚燃料又可作為冷卻劑，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院已建成世界首個(gè)液態(tài)鋰鉛實(shí)驗(yàn)回路DRAGONIV。

能源革命與社會(huì)影響

    核聚變商業(yè)化將重塑全球能源格局。一座1000兆瓦聚變電站年耗氘量僅150公斤，相當(dāng)于替代300萬噸煤炭。根據(jù)歐盟"聚變路線圖"測算，到2100年聚變能源可滿足全球30%電力需求，每年減少二氧化碳排放約100億噸。這將徹底解決能源安全與氣候變化矛盾，同時(shí)帶動(dòng)超導(dǎo)材料、大功率激光器、機(jī)器人維護(hù)等新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展中國家尤其受益，非洲國家可直接建設(shè)分布式聚變電網(wǎng)，跳過傳統(tǒng)化石能源基礎(chǔ)設(shè)施階段。

中國聚變發(fā)展戰(zhàn)略

    我國"十四五"規(guī)劃將聚變列為前沿技術(shù)重點(diǎn)，CFETR（中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆）計(jì)劃2035年建成，設(shè)計(jì)聚變功率達(dá)1000兆瓦。四川省正在建設(shè)全球最大聚變科技產(chǎn)業(yè)園，涵蓋研發(fā)、制造、測試全鏈條。人才培養(yǎng)方面，新設(shè)立的"強(qiáng)基計(jì)劃"聚變方向每年招收200名本科生，中科院等離子體所與麻省理工建立聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2040年，我國聚變產(chǎn)業(yè)將形成2000億規(guī)模市場，創(chuàng)造10萬個(gè)高技能崗位，為"雙碳"目標(biāo)提供決定性技術(shù)支撐。