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技术突破耀东方,聚变之路再启程
开车老得想着油箱快见底,或者电动车主总在充电桩那儿转悠,这些事让人头疼。要是有种能源用不完,这些麻烦就全没了。可控核聚变这技术,就跟太阳里那反应差不多,把轻原子核挤到一块儿,爆发出大把能量,不像核电站那样靠分裂重原子核来发电。
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中国在这块儿干得挺带劲。从上世纪五十年代开始,就跟国际上同步搞研究。先从理论入手,搭各种实验装置试水。七十年代末,转向托卡马克装置重点攻关。
1984年,四川乐山的环流器一号上线,成了国内头一个大科学设备。九十年代,超导技术掺进来。合肥的东方超环EAST,2006年建好,全超导非圆截面设计,在全球拔尖。
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EAST这些年纪录刷个不停。2012年稳高约束模式30秒,2016年到60秒,2017年破百秒,2023年达403秒。
2025年1月20日,EAST在1亿摄氏度下稳态运行1066秒,创世界新高。这步子迈大,让聚变从实验室往实际用更近了。证明长时稳定运行靠谱。
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2025年3月,中国环流三号首次原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度,双亿度参数,综合指标大跳跃。这标志中国聚变研究进燃烧实验阶段,跻身国际前列。环流三号是自主大装置,加热控制诊断系统全自研,技术指标国际顶尖。
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还有新奥的玄龙-50U,2025年实现百万安培氢硼等离子体放电,5月创秒级1.2T以上磁场国际纪录。全国产化,球形环氢硼路线,磁约束聚变大进展。
2026年1月,原子能法施行,鼓励支持受控热核聚变研究,给创新定边界保驾护航。核聚变列入十五五规划未来产业重点,安徽四川上海等地从不同方向发力。
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这些进展,让中国聚变从跟跑到并跑部分领跑。全超导托卡马克EAST创纪录,含超200项自主创新核心技术。从实验工具转产业枢纽。BEST和夸父设施突破,为商用堆关键系统工程验证。
百克燃料驱万里,能量密度碾传统
核心在这,聚变燃料氘氚,海水氘到处有,每升水0.03克,全球储备够亿年用。提取海水蒸馏分离,成本低,每克十几美元,比进口油省。氚自然少,用锂解决,反应堆包层装锂块,中子轰击锂原子,裂变出氚,形成循环。中国青海盐湖锂占全球三分之一,自给足。
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100克燃料,50克氘50克氚混匀。全聚变,反应质量亏0.7%,质能公式转能量。算下来,63万亿焦耳。比汽油猛,1克汽油4.6万焦耳,聚变1克8.9亿焦耳,上万倍。核裂变比汽油高,聚变再高几倍。
家用车百公里8升油,密度0.74千克每升,热值4.6×10^7焦耳每千克。8升约6千克,能量2.7×10^8焦耳。每公里2.7×10^6焦耳。100克燃料能量除耗能,得2300万公里,绕地球赤道4万公里575圈。
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实际损失,汽油车效率20%,热散摩擦丢。聚变转电驱车,堆效率30%,传电90%,电机95%,总链路40%。有效能量降,距离620万公里,绕地球155圈。
电动路径靠谱。电动车百公里12.5度电,4.5亿焦耳。100克燃料能量除,得4460万公里,往返月球38万公里60次。
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燃料准备,海水泵进厂,过滤蒸馏,工人巡阀。堆里燃料注入真空室,离子化等离子体,高温原子核撞融合,释中子氦。热传冷却剂,泵循环热交换器,蒸汽推涡轮发电。操作员调流量,监视数据避过热。
能量密度碾压,1克聚变顶几吨油。车上小型堆难,但燃料模块如电池,加一次跑百万公里。
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挑战并存路漫漫,前景广阔待实现
聚变上车障碍不少,装置体积大如足球场。科学家推强磁场缩小,2025年3月21.7特斯拉磁体上线,助设计。材料棘手,高能中子砸部件脆化,内壁扛亿度热低温。研究院试钛合金,熔炼浇铸,辐照测。
效率优化关键。现热效率30%,用高温超导线,车间缠线圈,液氮冷却,测磁场稳。直接提取,粒子束射出,转换器捕电,提高输出。
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专家估计,到2050年前后商业化,能源价跌,出行变。电站城边,无线充电路段铺,车过充。模块换站遍,一次跑几百万公里,焦虑消。
聚变清洁,无温室气,产物氦有用。安全高,故障自停,无泄漏。交通翻篇,无限能源,人类更自由。路边电站嗡嗡,车队疾驰,无尾气。聚变推能源革命,解决能源短缺问题。
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