中国核聚变研究最近又有大动作。不只在合肥人造太阳上不断破纪录,还造出了582吨核心部件。
更关键的是,中国已开始批量建造核聚变实验装置,一口气造好几个,同时推进不同技术路线,加速商用进程。
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以前核聚变研究,一个装置搞完再搞下一个。现在中国同时推进多个装置,不同路线并行,哪个走通就重点发展哪个。
EAST在合肥,已运行十几年,最近实现1亿度等离子体运行1066秒,全世界最长。主要做基础研究。
HL-2M在成都,2020年建成,做前沿物理实验。HL-3是最新装置,比EAST更大更先进,目标是更高参数、更长运行时间。
CFETR是中国聚变工程实验堆,目标是实现聚变功率净输出,是商用堆前最后一步。
中国还在搞惯性约束核聚变,用激光轰击燃料靶丸。神光系列激光器进展很快。
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中国不只是装置多,还有完整产业链。从超导磁体到真空室,从第一壁材料到低温制冷,都能自己造,成本比西方便宜很多。
装置造得起、造得快、造得好,这就是能下饺子的底气。
西方为什么不能?一个ITER花了200多亿欧元,还拖了十几年。造一个都费劲,更别说同时造好几个。
西方工业体系空心化,很多零部件全球采购,供应链长,成本高,进度慢。中国全产业链自主可控。
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核聚变商用可能还要二三十年,但衍生技术已经用到日常生活中。最牛的一个,就是癌症治疗。
这就是质子重离子治疗。传统放疗用X射线,一路上都释放能量,正常组织也被照射,副作用大。
质子或重离子进入人体后,刚进入时能量释放很少。到达一定深度时,突然释放全部能量,形成布拉格峰,然后能量消失。
这意味着可以精确控制能量,让布拉格峰正好落在肿瘤位置。肿瘤前面和后面的正常组织几乎不受损伤。
对于脑肿瘤、眼肿瘤、头颈部肿瘤,传统放疗容易伤到重要器官。质子重离子治疗能精准只杀肿瘤。
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质子重离子治疗需要粒子加速器。而粒子加速器技术,跟核聚变研究密不可分。
核聚变研究中,需要把燃料粒子加速到很高能量,注入托卡马克。中国发展出了世界领先的粒子加速技术。
这些技术稍加改造,就能造医用的质子重离子加速器。以前全靠进口,一台要好几亿人民币。
现在中国自主研发的设备已投入临床。上海质子重离子医院用的就是国产设备,治疗效果很好。
国产设备出来后,价格直接砍半。治疗费用也从几十万降到十几万甚至几万,医保还能报销一部分。
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核聚变研究还带动了很多领域。超导技术用于核磁共振,国产机器价格降了一大半。
高温材料用于航空发动机、燃气轮机。等离子体技术用于切割、喷涂、废物处理。
真空技术用于半导体制造。机器人技术用于核电站维护、危险环境作业。
核聚变研究就像一个技术孵化器。终极目标还没实现,但衍生技术已在各行各业开花结果。
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中国核聚变下饺子,同时推进多个装置、多条技术路线,全产业链自主可控。未来十年可能全面超越西方。
核聚变研究中顺手开发的技术,已经在治癌症了。国产设备投入临床,价格砍半,老百姓用得起。
不要觉得核聚变离我们很远。它其实已经在改变我们的生活。基础科学的力量,看起来遥不可及,但影响无处不在。
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