2025年5月1日,合肥再次成为全球科技界的焦点,一座形如巨型“能量魔方”的科研设施正拔地而起。这里,就是我国自主设计建造的世界首个紧凑型聚变能实验装置的所在地。它的首块顶板浇筑完成,标志着人类向“人造太阳”的终极目标迈出关键一步。
这期瓴麟科技带你了解一下什么是紧凑型聚变能实验装置。
核聚变被誉为“能源圣杯”,只需几克燃料就能释放相当于数吨煤炭的能量,且原料取自海水,几乎零污染。然而,传统核聚变装置体积庞大、成本高昂,例如国际合作的ITER项目重量达2.3万吨,相当于3座埃菲尔铁塔。如何让聚变能更小、更便宜、更实用?中国的答案就是BEST。
紧凑型聚变能实验装置的英文简称为BEST,它是合肥“人造太阳”EAST的升级版。EAST曾创下1亿摄氏度等离子体运行1066秒的世界纪录,但它的定位是基础研究,而BEST的目标更“接地气”,首次演示聚变能发电,让核聚变从实验室迈向电网,通过缩小体积、优化设计的特点,BEST将验证聚变能的经济性和可行性,为未来商业化电站铺路。按计划,我国将在 2027 年实现氘氚聚变燃烧实验,2030 年代建成示范电站。届时,合肥或将成为全球首个 “聚变能源特区”,源源不断的清洁电力将从这里输向工厂、城市,甚至太空基地。
当然,BEST的诞生离不开一系列 “硬核” 科技的突破,传统聚变装置动辄占地数万平方米,而BEST装置总用地面积仅约16万平方米,通过优化磁体系统布局和真空室结构,将装置体积较传统设计缩小30%以上,同时维持等离子体约束性能,它采用了新一代全超导托卡马克技术,其磁场强度相较于传统装置更高,但能耗却更低,核心的磁体运用高温超导材料,在极低温环境下能够实现 “零电阻”,从而将等离子体牢牢地 “锁定” 在磁场之中,有效避免能量的逃逸。这一技术曾经助力我国 HL - 2M 装置实现了1.5 亿度高温等离子体运行,如今在 BEST 上又得到了进一步的优化,为稳定发电奠定了坚实的基础。
中国作为全球最大的能源消费国,石油对外的依存度超过 70%。倘若BEST能够取得成功,未来从1升海水中提取的氘燃料所释放的能量,将相当于300升汽油的能量,这无疑将彻底改写能源格局。
为了建造 BEST,我国攻克了高温超导材料、精密制造、人工智能等离子体控制等多项“卡脖子”技术。例如,烟台万隆真空冶金研发的异形铜合金部件,不仅被应用于 BEST,还广泛应用于航天火箭发动机等领域。这些技术产生的外溢效应,正在有力地推动高端制造、新材料等产业的升级。
在全球范围内,45 家聚变企业正激烈争夺技术主导权,而中国凭借BEST和EAST这一“组合拳”,已经从“跟跑者”一跃成为“领跑者”。尽管德国的Proxima Fusion等企业提出了仿星器路线,但 BEST 的紧凑型托卡马克设计更符合商业化的需求,有望率先实现并网发电。
BEST的出现不仅是一场能源革命,更是一场科技自信的宣言,这背后,是数十万次实验的执着,是百万个零部件的精密协作,更是一代代科研人“追光逐日”的信念,中国正用创新与实干,将“科幻级”能源梦想照进现实。