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中国核聚变迎来大突破,一升海水抵300升汽油

发布日期:2025-11-23 10:05    点击次数:191

近期,中国在核聚变领域有了重大突破。2025年1月20日,位于安徽合肥的全超导托卡马克装置EAST完成了一项非凡成就,它成功将等离子体温度稳定维持在1亿摄氏度以上,且持续时长达到1066秒。

这温度究竟高到何种地步呢?太阳核心的温度大概在1500万度上下,而这一装置制造出的高温是太阳核心温度的好几倍,重要的是,它还能够稳定运行如此长的时间。以往全球范围内的类似实验,运行时间最多也就几百秒,而此次中国直接打破了纪录,成为了世界第一。这可不只是数据的简单累积,其背后是技术实实在在的提升,对于能源格局而言,就如同投下了一枚重磅炸弹。

EAST装置作为中科院等离子体物理研究所的核心设备,自2006年投入运行后便持续升级。在2025年此次测试前,团队历经数月筹备,首先对超导磁体展开检查。这些由铌钛合金制成的磁体,能够产生强大磁场,将高温气体束缚其中,防止其四处逸散。

在测试当日,清晨开始启动并预热设备,先用氦气对真空室进行清理,随后注入氘气作为燃料。采用了多种加热方式,同时运用中性束注入和射频波,功率逐步提升至26兆瓦。起始温度为几百万度,监控屏幕上的数据实时变动,等离子体密度维持在每立方米约10的20次方个粒子。

在整个过程里出现了一次小的波动,对电流加以调整后便稳定下来了。把磁场强度控制在5特斯拉,以此保证气体不会碰到壁面,防止能量散失。整个运行是分阶段进行的,先以低功率来验证稳定性,之后再提升到高峰值。1066秒过后,系统停止运行,数据分析表明能量的输入与输出之比快要达到平衡了,这为后续的工程化工作奠定了基础。

这一突破并非毫无缘由,早在几年前,EAST就已积累了诸多经验。2021年,它实现了1亿度的高温,不过仅维持了101秒;到了2023年,其稳态模式运行时长达到了403秒。2024年末,该装置对硬件进行了升级,更换了更为先进的加热系统与诊断工具,还借助电脑对等离子体的行为展开模拟,并通过调整参数来防止出现不稳定状况。团队进行了分组,一组负责数据分析,另一组把控功率输入。在国际上,像韩国KSTAR这类装置的记录也仅为几百秒,而此次中国实现了超越。

该装置采用环形真空室设计,利用磁场促使粒子做圆周运动,加热时还借助欧姆方式予以辅助。其电流可达上百万安培,所产生的自生磁场能够增强约束效果。在测试期间,通过注入颗粒来控制密度,并未出现边缘模式方面的问题。测试结束后,对壁面进行检查,发现碳纤维衬里未受到严重损伤,这表明该材料性能可靠。

项目资金源自国家层面,合作获得了清华大学的算力助力。通过国际专家视频会议交流分享经验,防止旧问题再次出现。此事一经曝光,媒体进行了大规模的报道,中国在聚变研究领域的地位得以稳固。

这项技术的难点体现在哪些方面呢?温度高达一亿度,常规材料在这样的高温下早就融化了,需要使用像硼化锂这类特殊涂层来减少杂质。控制算法借助人工智能对扰动进行预测,现场有多个控制台实时监测温度和电流。外部电源要稳定供电,不能出现中断情况。高温会产生X射线,必须进行屏蔽以保护设备。数据处理需要花费几天时间,以此来确认效率是否达到较高水平。

从更长远的角度来看,这会为全球的聚变研究群体提供相关数据,并且计划开展联合实验。合肥的相关装置促使其他项目加快推进速度。回溯历史,自上世纪起中国就开始投入设施建设,2025年的成果是一个关键节点。会定期对超导线圈进行维护检查,确保没有泄漏情况。团队很快就会转入下一阶段。

海水中的氘蕴含着惊人的能量,一升海水中氘通过聚变所产生的能量,能抵得上燃烧300升汽油所释放的能量。这可不是毫无根据的说法,经过科学测算,每升海水中大约含有0.03克氘,这些氘在聚变过程中会释放出极其巨大的能量。地球上,海洋的面积占到了全球总面积的71%,这意味着海洋中蕴含的氘资源极为丰富,足够人类使用几十亿年。从海水中提取燃料,无需挖掘地下资源,能有效避免资源短缺的问题。而且,氘聚变过程不会产生碳排放,其副产物氦气也是无害的。相关装置已经验证了这种能源的巨大潜力,只需少量的海水就能为一座城市提供电力。与化石燃料相比,它的能量密度更高,有望改变现有的能源使用模式。

依据这一进展,BEST装置将于2025年10月开启主机建设,预计在2027年完成建造。在10月27日的外交部发布会上,毛宁介绍,该装置扩大了规模,目标是实现净能量输出,即反应释放的能量超过输入的能量。借鉴EAST的经验,采用更大的托卡马克装置来演示发电。该团队由中科院牵头主导,对耐热材料和磁控技术进行了优化。

预计到2027年,聚变供电能够实现商用,点亮灯泡。届时,全球能源格局可能发生改变,海水将成为新型燃料,对石油的依赖会降低。人类将逐渐转向使用清洁能源,减少对环境的破坏以及因能源问题引发的争端。 这个突破对能源危机是及时雨。现在石油天然气被少数国家捏着,开采成本涨,烧了还排碳,环境遭罪。中东乱局就因油,委内瑞拉周边也总闹腾。聚变干净,原料到处有,不抢不争。一小撮燃料供多人,结构集中高效。能源不再工具,冲突少。普通人受益大,油价不愁涨,电动车充电便宜续航稳,家用电器随开,不怕电费或停电。生活更踏实。

全球都在开展技术攻关竞赛,难点集中在温度控制和材料方面。要让材料承受住一亿度的高温,还需依靠磁场来约束等离子体。中国能够取得成功,依靠的是长期的积累。运用材料和磁场进行约束,就如同驯服凶猛野兽一般。接下来,中国将引领能源替代的潮流。到2030年实现聚变点亮灯光,这不仅意味着国家取得进步,更是迈向人类拥有无限能源的关键一步。石油时代的落幕以及格局的重塑,都将成为现实。