新华社报道:国务院国资委将大力推进可控核聚变快速发展及产业化

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新华社报道,5月10日,国务院国资委宣布开展第二批中央企业原创技术策源地布局建设计划,旨在推动各中央企业加大原创技术策源地建设力度,深入实施“加强应用基础研究”等11个行动计划,力争在量子信息、6G、深地深海、可控核聚变、前沿材料等领域取得一批原创成果。

在可控核聚变领域,国务院国资委将重点支持相关企业开展关键技术攻关,力争在核聚变反应堆设计、材料研发、等离子体控制等方面取得突破性进展。同时,还将推动企业加强与高校、科研院所的合作,形成产学研用一体化的创新体系,加快核聚变技术从实验室走向产业化的步伐。

《中国核能》杂志在其2022年的第四期推荐文章-《热堆-快堆-聚变堆是全球主要核国家的选择》提到我国核能"三步走"策略。

 

核能发展“三步走”战略符合自然发展规律

核能能够在本质上解决人类社会发展与能源需求的矛盾,将推动人类进入下一个技术变革时代。我国核能发展“三步走”战略于1983年提出,具有重要战略意义。

“三步走”战略中热堆、快堆利用的是核裂变能,聚变堆利用的是核聚变能。裂变反应堆根据引起裂变反应的中子能量不同分为热堆(中子能量小于0.1 eV,热中子)和快堆(中子能量大于100000 eV,快中子)。

从资源可利用角度看,热堆、快堆、聚变堆资源储备量逐步提高。我国核能发展的第一步是以压水堆为代表的热中子反应堆,利用的是铀-235,占自然界铀资源的0.711%,可以解决“百年”核能发展问题。第二步是以发展快堆为代表的增殖与嬗变堆,可以利用铀-238,占自然界铀资源的中99.284%,最终形成一体化闭式循环先进快堆核能系统,与热堆匹配发展,为人类“千年”核能发展问题提供解决方案。第三步是发展可控核聚变堆技术,聚变燃料在自然界中储量丰富,可以保证人类上百亿年的能源消耗,是理想的终极能源。

从技术成熟度维度看,“三步走”能够系统性、规划性实现能源长远发展。坚持系统观念,从顶层设计、战略引领能源发展。经过多年试验和探索,全球热堆的发展已大规模应用,可满足现在和未来短期内核电发展的基本需要,被许多国家作为能源安全保障和能源独立的有效方案;快堆则处于技术储备和前期工业示范阶段,是不少国家充分考虑到核能可持续发展与国家安全后的选择;核聚变技术还在技术科研攻关阶段。人类对核能的认知和利用是一个渐进的过程,热堆商业化解决眼前能源问题,快堆技术储备解决铀资源与放射性废物问题,聚变堆逐步实现科研技术突破,对长远解决能源问题具有重要意义。

热堆、快堆、聚变堆逐步实现绿色安全可持续,符合能源革命发展趋势。物联网、5G、区块链、人工智能等新一代信息技术革命与非化石能源技术进步与成熟使能源供给发生重大变革,最终实现高效、绿色、可持续的新能源供给结构。从能量密度出发,热堆、快堆、聚变堆的能量密度不断迈入新台阶,效率逐次提高。热堆发电过程中不产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘颗粒物等,是绿色低碳的能源,但是会产生一定量的放射性废物。相比于热堆,快堆更安全,而且可以裂变和嬗变长寿命高放废物以及增殖核燃料,减少了放射性废物量,能够一定程度上实现铀资源可持续利用,核能“绿色安全可持续”性得以提高。聚变堆能量释放更高效、环境友好、资源储备更丰富,是理想能源形式。

(图片摘自中国核能协会)

近年中国核聚变发展状况

我国核聚变研发多点开花,中国国际核聚变能源计划执行中心专家表示,2008年2023年,我国国家磁约束核聚变能发展研究专项共部署220个项目,总计安排经费约60亿元。前几期我们也报道过中国在核聚变领域取得了一系列重要成就:

CRAFT作为国家“十三五”重大科技基础设施,主要聚焦于聚变堆主机关键系统的研究,以支持未来清洁能源的开发,截至2024年4月,夸父主体工程已完成116项关键里程碑中的76项,总体进度达到70%,预计2025年底建成。

2023年8月25日,中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,刷新了中国磁约束聚变装置运行纪录,该装置的运行突破了等离子体大电流高约束模式运行控制、高功率加热系统注入耦合、先进偏滤器位形控制等关键技术难题。

 

2023年4月12日,EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,刷新了之前的记录,对探索未来的聚变堆前沿物理问题具有重要意义。

 

中国积极参与国际热核聚变实验堆(ITER)项目,并在其中发挥重要作用。中国团队在ITER项目中承担了超导导体、校正场线圈、超导馈线、电源、诊断等部件或装置研制,所有承担的部件研发任务做到了100%合格、100%国产化。

2024年2月29日,中核集团中国核电工程有限公司牵头的中法联合体正式签署托卡马克核心安装标段——真空室模块组装合同,标志着中国在ITER项目中承担了核心设备的安装任务。

这些成就体现了中国在核聚变能源研究领域的快速发展和在国际上的领先地位。随着技术的不断成熟和国际合作的深入,中国有望在实现核聚变能源商业化道路上取得更多突破。

 

参考链接:

http://finance.people.com.cn/n1/2024/0510/c1004-40232973.html

https://news.yunnan.cn/system/2024/05/10/033046215.shtml

https://mp.weixin.qq.com/s/P5CH4R_3qT4FrTQl2eSAJg