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工程突破助力“人造太阳”小型化,核聚变控制迈入新纪元

通过工程手段实现“人造太阳”小型化,正成为可控核聚变迈向商业化的重要突破口。尽管核聚变仍面临高温、高约束与持续运行等挑战,但近年来技术路径的创新,尤其是小型化与工程化方案的推进,显著提升了其可行性与经济性。 传统磁约束装置如ITER需建造成直径30米、高30米的庞然大物,造价高达200亿美元,建设周期长达数十年。而以美国CFS、Helion Energy和英国Tokamak Energy为代表的新兴企业,正通过高温超导磁体、紧凑型托卡马克或场反位形等技术,大幅缩小装置尺寸。例如,CFS的SPARC装置采用高温超导磁体,实现高场强与小型化结合;Helion Energy则利用动能转换与直接电力回收,计划2028年为微软供能。 中国核聚变产业也展现出强劲势头,形成“2+N”发展格局。“国家队”如聚变新能、中国聚变能源已获近300亿元支持,而商业化公司如星环聚能则另辟蹊径。该公司基于清华大学的SUNIST技术,提出“重复重联可控聚变运行方案”,以约6秒的短脉冲方式,通过磁重联将磁能转化为等离子体热能,省去外部加热系统,简化装置结构。其小试装置SUNIST-2仅用279天建成,实现1700万摄氏度等离子体温度与480kA电流,创下国内同类装置最高水平。 星环聚能的核心优势在于工程化思维:团队170余人中研发人员占七成以上,科学家与工程师协同攻关,将物理问题转化为可执行的工程指标。其目标是将百万千瓦级聚变电站建设成本控制在百亿元以内,远低于传统方案的数十亿至数百亿元。 此外,公司通过输出磁体、核电子学等技术实现商业化收入,增强“造血”能力。尽管仍处早期,但全球聚变行业正加速发展——FIA报告显示,2025年全球聚变领域融资达97.7亿美元,较2021年增长5倍,预计聚变发电将在2031至2035年间实现。 综上,通过高温超导、磁重联、脉冲运行等工程创新,核聚变正从“科学验证”迈向“工程可控”与“经济可行”。小型化不仅降低门槛,更加速了商业化进程,人类距离“人造太阳”发电的未来,正越来越近。

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