近日，我國核聚變領(lǐng)域再獲重大突破。中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院宣布，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流三號首次實現(xiàn)了原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度的“雙億度”突破，并大幅提升了綜合參數(shù)（如等離子體電流、能量約束時間）。這一里程碑式成果標(biāo)志著我國可控核聚變技術(shù)邁入新階段，正式進(jìn)入“燃燒實驗”階段。

“雙億度”突破

“雙億度”并非簡單的溫度數(shù)值疊加，而是核聚變研究中的核心指標(biāo)。原子核溫度代表燃料離子的能量狀態(tài)，而電子溫度則決定了等離子體整體的熱力學(xué)平衡。兩者的同步提升，意味著裝置能夠在更接近實際聚變堆的工況下運行。

最新實驗數(shù)據(jù)顯示，裝置的綜合參數(shù)（如等離子體密度、約束時間和溫度的“聚變?nèi)朔e”）較此前提升數(shù)倍，多項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際前列。這一突破標(biāo)志著我國成為全球首個在磁約束核聚變裝置中同時突破兩項億度大關(guān)的國家，距離實現(xiàn)“終極清潔能源”目標(biāo)更近一步。

燃燒實驗

所謂“燃燒實驗”，是指等離子體在無需外部加熱的情況下，依靠自身聚變反應(yīng)釋放的能量維持高溫狀態(tài)。這一階段是驗證可控核聚變可行性的核心環(huán)節(jié)，也是從實驗室走向工程化的必經(jīng)之路。

中國環(huán)流三號的最新實驗首次實現(xiàn)了這一階段的突破。通過自主研發(fā)的加熱、控制與診斷系統(tǒng)，裝置成功創(chuàng)造了多項新紀(jì)錄，涌現(xiàn)一批原創(chuàng)性、前沿性、突破性成果。

實驗中，自主研發(fā)并成功應(yīng)用多型國際一流的聚變研發(fā)核心裝備，取得國際領(lǐng)先的硬核成果。

其中，自主研制的高功率微波回旋管成功投入運行，最高注入功率達(dá) 2.5 兆瓦，掌握了穩(wěn)定獲得電子內(nèi)部輸運壘的控制技術(shù)，實現(xiàn)電子溫度 1.6 億度；建成并投運 2 套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高功率中性束注入加熱系統(tǒng) (提升原子核溫度的核心設(shè)備)，單條束線最大功率達(dá) 7 兆瓦，躋身國際第一梯隊；成功突破高壓電源的多項核心技術(shù)，自主研制的高壓電源最高可實現(xiàn)120kV的直流輸出，精度優(yōu)于1%，總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平等。

森木磊石研制的 PPEC inside 高壓電源系統(tǒng)，基于 PPEC 電源控制芯片開發(fā)，采用 PSM+PWM 混合控制方式，支持 0~120kV 寬范圍電壓調(diào)節(jié)，最高可提供 120kV、6MW 穩(wěn)定可靠的高壓電能，助力我國核聚變技術(shù)發(fā)展。

此次“雙億度”的突破不僅體現(xiàn)了我國在核聚變技術(shù)上的自主創(chuàng)新能力，還展現(xiàn)了在多個領(lǐng)域的“彎道超車”：2024 年首次發(fā)現(xiàn)并實現(xiàn)的先進(jìn)磁場位形，使等離子體穩(wěn)定性提升 30%；自主研發(fā)的數(shù)字孿生系統(tǒng)首次投入實驗，為未來聚變堆的實時控制提供了 “虛擬預(yù)演” 平臺；中國主導(dǎo)制定的多項聚變診斷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，已被國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）采納。

發(fā)展里程碑

2020年12月，“中國環(huán)流三號”在成都建成并實現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著中國自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計、建造、運行技術(shù)。

2022年10月，實現(xiàn)115萬安培等離子體電流運行，創(chuàng)造了中國可控核聚變裝置運行的新紀(jì)錄。

2023年8月，首次實現(xiàn)100萬安培（1兆安）等離子體電流運行，成為我國首個實現(xiàn)這一參數(shù)的托卡馬克裝置，標(biāo)志著我國核聚變研發(fā)能力進(jìn)入國際第一方陣。

2023年12月，西物院與ITER組織簽署協(xié)議，宣布環(huán)流三號面向全球開放。

2024年6月，首次實現(xiàn)新型先進(jìn)磁場結(jié)構(gòu)，增強了裝置控制能力，為長時間穩(wěn)定運行提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。專家表示，挺進(jìn)燃燒實驗，意味著可控核聚變走向應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)。下一步，科研人員將對“中國環(huán)流三號”裝置進(jìn)行能力升級，進(jìn)一步獲得可控核聚變反應(yīng)的核心關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

盡管此次突破令人振奮，但可控核聚變的商業(yè)化仍需跨越多重技術(shù)門檻。根據(jù)中國核聚變發(fā)展路線圖，未來將分“實驗堆—示范堆—商用堆”三步走，預(yù)計2050年前后建成聚變商用電站。

可控核聚變的終極目標(biāo)是為人類提供取之不盡、用之不竭的清潔能源。隨著技術(shù)突破與成本下降，聚變能有望在21世紀(jì)中葉成為主力能源。當(dāng)前，全球已有40余家聚變能源公司加速布局，中國企業(yè)如星環(huán)聚能、新奧能源、能量奇點等也在積極探索商業(yè)化路徑。

中國環(huán)流三號的“雙億度”突破，不僅是我國核聚變技術(shù)的重大進(jìn)展，更是全球能源發(fā)展史上的重要里程碑。盡管前路仍有挑戰(zhàn)，但核聚變的未來充滿希望，它將為人類開啟一個清潔、安全、可持續(xù)的能源新時代。

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