中国“聚二代”人造太阳开始总装或领先全球剑指Q值5!
中国新核聚变装置提前启动总装,有望在2027年实现人造太阳点火,或成为全球首个实现Q5燃烧等离子体的托卡马克装置,标志着我国在清洁能源领域的重大技术突破!
BEST是中国在合肥建设的燃烧等离子体实验超导托卡马克,能像太阳一样通过核聚变产生巨大能量,温度可达1亿度,远超太阳核心温度。它是继东方超环(EAST)之后中国自主研发的第二代人造太阳。
托卡马克是一种甜甜圈形状的磁场容器,用超强磁场把上亿度的等离子体(气体在超高温下变成的状态)控制在容器中心,不让它接触容器壁。你可以想象一下你用看不见的磁力手套抓住一团迷你太阳!
Q值简单说就是赚钱比——投入1份能量,产出多少份聚变能量。Q=1是收支平衡,Q5意味着聚变反应开始自我维持,等离子体主要靠自身产生的能量加热,这被称为燃烧等离子体状态,是核聚变发电的关键里程碑!
美国也在建造类似装置SPARC,体积更小(主半径1.85米),但磁场更强(12.2特斯拉),理论上可能达到Q≈11;BEST体积更大(主半径3.6米)磁场较弱(6.15特斯拉),但目标直指稳定的Q5。关键是,BEST采用混合超导技术,可能比完全依赖尖端高温超导的SPARC提前实现燃烧等离子体状态!
核聚变是人类终极能源梦想——燃料取之不尽(海水中的氘),几乎零污染,能量巨大(1克聚变燃料≈8吨煤),不会发生核电站那样的灾难性事故。如果成功商业化,将彻底解决人类能源危机和气候变暖问题。这相当于给地球装上了取之不尽、用之不竭的永久电池!
还不能!BEST是科研装置,目标是证明Q5的燃烧等离子体物理可行性。它是中国核聚变三步走战略的第二步:EAST(基础研究)→BEST(Q5验证)→CFETR(工程示范堆),妥妥的“聚二代”!如果一切顺利,中国计划2045年左右建成示范电站,2050年实现商业化。
千真万确!BEST被誉为展现中国速度的典范。最新报告显示,BEST已于2025年5月1日提前两个月启动总装,预计2027年底完成并投入运行。相比之下,国际合作的ITER项目直到2039年才会开始氘-氚实验,BEST有望领先十多年进入燃烧等离子体研究阶段!
BEST采用创新的公私混合模式,由中国科学院等离子体物理研究所提供技术支持,而建设则交给了2023年成立的NeoFusion公司。该公司背后有国家石油、安徽省能源等国企,也有蔚来资本等私企,注册资本高达145亿人民币(约20亿美元)。这种模式旨在加速项目进度,提高管理效率。
各有优势!美国在私人融资方面领先(超过80亿美元流入美国核聚变企业),并在国家点火装置(NIF)上实现了历史性突破。中国则在国家战略支持下年投入10-15亿美元,建立了完整的产业生态系统,EAST保持着等离子体持续时间的世界纪录(1066秒)。BEST如能按计划在2027-28年实现Q5,将显着改变全球核聚变研发格局!
技术上最大挑战是控制燃烧等离子体!随着等离子体温度提高,α粒子(氦核)开始主导等离子体行为,可能引发各种不稳定性。其次是超导磁体系统的可靠性、第一壁材料的耐热性和氚增殖系统的效率。此外,将数万个组件精确组装成6000吨重的整体,累积误差必须控制在毫米级,这本身就是工程奇迹!
中国BEST托卡马克是一个里程碑式的核聚变研究装置,战略定位于实现Q5的燃烧等离子体状态。它采用混合超导技术,体积适中,目标明确,建设进度快,有望在2027-28年投入运行,领先国际ITER项目数年验证关键物理和技术。这体现了中国在清洁能源领域的长远战略和强大执行力。如果成功,BEST将为中国在未来核聚变能源的全球竞争中赢得关键优势,同时为人类解决能源与气候难题提供希望。
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