谁知道可控核聚变——数据中心供电的“终极梦想”

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谁知道可控核聚变——数据中心供电的“终极梦想”

2025-12-3

可控核聚变——数据中心供电的“终极梦想”◼ 当前技术难点与挑战✓ 三大主要科学技术挑战——燃烧等离子体稳态自持运行、耐高能中子轰击及高热负荷材料、氚增殖与自持循环。✓ 三大主要工程技术难题——强场高温超导磁体、等离子体运行与控制、热量传导。图表76：技术难点和研究进展技术领域具体难点核心挑战描述当前进展/突破方向等离子体控制稳态自持燃烧需将上亿度高温等离子体稳定约束足够长时间，实现持续反应与能量净增益。我国EAST装置已实现1亿度高温等离子体稳态运行1066秒，验证了长时间高约束运行的可行性。高约束与不稳定性控制等离子体行为复杂，存在多种不稳定性，易导致能量和粒子约束失效。我国“中国环流三号”（HL-3）实现了150万安培等离子体电流的高约束模运行，标志着向堆芯级高性能等离子体迈出重要一步。材料与部件第一壁与偏滤器直接面对上亿度等离子体和高能中子轰击，需承受极端的热负荷与粒子流，材料需具备抗辐射、抗辐照脆化和抗氚滞留能力。研发钨基合金等耐高温材料。我国已建成液态金属和氦气工质热工研究台架，为未来聚变堆的工程化应用奠定关键实验基础。燃料循环氚自持循环氚在地球上储量极少，必须通过在包层内用中子轰击锂来增殖氚，并实现氚增殖比（TBR）>1，即“自持”。中国提出的“中国聚变工程示范堆”（CFEDR）是衔接实验设施与商业电厂的关键项目，其核心目标包括：1.5-3GW聚变功率、能量增益Q=15-30、运行因子＞0.5（即年运行时间超4380小时），以及氚自持（氚增殖比＞1）。能量管理热量传导与转换如何高效、安全地将聚变反应产生的高温热量导出并转化为电能，是目前影响聚变能应用的核心工程难题之一。冷却剂介质的选择及相关传热研究仍需深入。我国已建成用于聚变能量导出研究的工程性液态金属和氦气工质热工研究台架，为相关研究提供了国际领先的实验平台。装置工程强场高温超导磁体产生并维持稳定强磁场的高温超导磁体是磁约束路线的核心，其设计、制造和稳定运行技术难度极高。中国初创企业能量奇点（Energy Singularity）研发的“经天磁体”，实现21.7T峰值磁场，验证了HTS在聚变场景的潜力；美国CFS的SPARC托卡马克采用稀土钡铜氧化物（REBCO）带材，其环向场（TF）模型线圈2021年已实现40kA电流与20T磁场，目前已采购1万公里REBCO带材。资料来源：新京报，中国核能行业协会，中国能建，北极星核电网，上观新闻，可控核聚变，国盛证券研究所49

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