核聚变研究再传喜讯，中国“人造太阳”再创世界纪录 来自合肥的中科院等离子体物理

核聚变研究再传喜讯，中国“人造太阳”再创世界纪录 来自合肥的中科院等离子体物理研究所（ASIPP）的中国研究人员成功地将1亿摄氏度温度下的核聚变反应维持了1066秒，打破了他们在2023年4月创造的403秒的记录。中国实验先进超导托卡马克（EAST）的成就标志着中国在寻求赢得中国、美国、日本、韩国和欧盟之间正在进行的核聚变竞赛中的又一个里程碑。 自从科学家们开始研究核聚变技术以来，已经有70年的时间了。事实证明，几乎无限的清洁能源的吸引力太大了，难以抗拒。美国是世界上最早在这一未来主义策略上下大赌注的国家之一，自20世纪50年代初以来，美国就开始认真从事核聚变研究，而中国的尝试要晚得多。然而，根据日经（Nikkei）公布的行业数据，中国在过去十年中取得了快速进展，目前拥有的核聚变专利比其他任何国家都多。此外，据美国能源部核聚变能源科学办公室负责人让·保罗·阿兰称，中国每年在核聚变研究上投入约15亿美元，几乎是美国每年8亿美元的两倍。 “对我来说，比数字更重要的是他们做这件事的速度有多快，”阿兰告诉CNN。 更令人惊奇的是，一家相对不为人知的小型中国核聚变初创企业已经能够实现即使是位于法国的国际热核实验反应堆（ITER）也无法实现的目标，该反应堆自2006年以来由七个国家资助和运营。去年，总部位于上海的能量奇点有效地完成了其红黄70 （HH70）托卡马克装置高温超导的工程可行性验证，使中国在高温超导磁约束聚变的关键领域取得了先发优势。能量奇点也成为世界上第一家建造和操作全超导托卡马克的商业公司。 “该装置的设计工作于2022年3月开始，整体安装于当年2月底完成，创下了全球超导托卡马克装置研究和建造的最快记录，”能量奇点首席执行官透露。 那么，这家名不见经传的中国公司是如何在两年内完成ITER近二十年都未能完成的任务的呢？ 据能量奇点首席执行官介绍，使用高温超导材料可以将器件的体积缩小到传统低温超导器件的2%左右，使器件的建造周期从30年缩短到3-4年。 据该首席执行官说，该公司拥有HH70的自主知识产权，国产化率超过96%，并补充说，该设备的所有磁铁系统都是用高温超导材料建造的。尽管取得了令人称赞的成功，但“能量奇点”并没有满足于现有的成就，这位首席执行官透露，该公司计划在2027年之前完成名为HH170的下一代高磁场高温超导托卡马克装置，氘当量能量增益(Q)大于10。在核聚变术语中，Q值反映了聚变反应堆的能量效率，即装置产生的能量与维持聚变反应所需的能量输入的比值。Q值大于1意味着反应堆产生的能量大于它消耗的能量，这本质上是几十年来核聚变研究一直试图在商业反应堆中实现的目标。目前，科学家们所取得的最大Q因子仅为1.53。 到目前为止，能量奇点已经获得了大约1.12亿美元的私人投资。相比之下，纽约大学亚瑟·L·卡特新闻研究所主任查尔斯·塞夫估计，ITER项目的成本已超过200亿欧元（218亿美元），是最初预算50亿欧元（当时55亿美元）的四倍多，比2016年的交付日期晚了近十年。 也就是说，能量奇点并不是唯一一家追求小型反应堆设计的聚变初创公司。位于马萨诸塞州德文市的联邦聚变系统公司正在与麻省理工学院合作建造他们的小型聚变反应堆。该反应堆被称为Sparc，体积约为ITER反应堆的1/65。这个实验反应堆预计将在大约10秒的脉冲中产生大约100兆瓦的热能——足以为一个小城市供电。 小型反应堆并不是核聚变领域所独有的。拜登政府是在核裂变领域掀起波澜的小型模块化反应堆（SMR）的坚定支持者。 四年前，美国核管理委员会（NRC）批准了Centrus Energy Corp.在其位于俄亥俄州派克顿的浓缩设施生产高测定低浓缩铀（HALEU）的请求，成为俄罗斯以外西方世界第一家这样做的公司。高浓铀的应用目前仅限于研究堆和医用同位素生产；然而，全球目前正在开发的SMR中，有一半以上将需要低浓铀。目前只有俄罗斯国家原子能公司（Rosatom）的子公司TENEX才能提供高浓缩铀。