90后博士瞄准"人造太阳":中国科研团队加速推进可控核聚变商业化进程

问题:能源转型进入深水区,稳定、安全、低碳的电力供给成为全球共同课题。

风电、光伏等可再生能源快速发展,但其间歇性与系统调节成本仍对电网运行提出挑战;传统化石能源在减排约束下发展空间趋紧。

可控核聚变因燃料资源相对丰富、运行过程中碳排放低、理论上具备高能量密度等特点,被视为未来能源体系的重要方向之一。

然而,从“科学可行”迈向“工程可用”,仍是聚变领域长期面临的关键难题。

原因:聚变装置要实现持续稳定放电与净能量增益,需要在极端条件下同时满足高温、高密度与足够约束时间的要求,并在材料、磁体、热负荷、燃料循环与系统控制等方面形成工程闭环。

近年来,高温超导材料与相关工程技术取得进展,为更强磁场、更紧凑装置提供了新的可能。

基于这一技术趋势,位于上海临港的能量奇点能源科技(上海)有限公司把研发重点放在高温超导托卡马克装置上,提出向Q值大于10这一关键指标发起挑战,力求以更高性价比路径缩短从实验到应用的距离。

影响:一旦可控核聚变实现稳定发电并具备经济性,将对能源结构、产业体系与国家能源安全产生深远影响。

其一,有望提升电力系统的稳定基荷能力,为新型电力系统提供更可靠的“可调度低碳电源”;其二,将带动超导材料、高端制造、精密测量、真空工程、先进控制等产业链升级,形成新的增长点;其三,也将推动全球能源格局与技术竞争进入新阶段。

与此同时,聚变研发周期长、投入大、迭代快,若缺乏系统性规划与验证平台支撑,容易出现“概念热、落地难”的风险,需要保持科学理性与工程务实。

对策:业内普遍认为,聚变走向商业化需形成“基础研究—工程验证—示范电站—规模化应用”的梯度推进机制。

一方面,要加强关键核心技术攻关,围绕高温超导磁体可靠性与寿命、等离子体长脉冲稳态控制、面对等离子体材料与热管理、氚增殖与燃料循环、辐照与安全等关键环节,建立可量化、可复现的工程指标体系;另一方面,要推动产学研协同,形成以重大科学装置和实验平台为牵引、企业工程化能力为支撑的协作网络,减少重复建设,提高验证效率。

同时,建议完善面向未来示范应用的标准体系与安全评估框架,提前布局设备制造、运行维护、供应链保障和人才培养,避免商业化阶段“卡在工程细节”。

前景:在时间预期上,企业创始人杨钊判断,2030至2035年前后全球或将出现聚变首度发电的关键节点,并希望企业能够跻身最早实现聚变能源商业化的行列。

需要指出的是,首度发电并不等同于商业供电,后者还取决于装置稳定性、维护成本、运行寿命以及系统安全与监管适配等综合因素。

从国际趋势看,多条技术路线并行推进,竞争焦点正在从单点参数突破转向系统集成能力与工程化速度。

对中国而言,聚变既是前沿科技竞逐,也是面向长远的战略储备。

随着高温超导、先进制造和控制算法等领域持续进步,叠加创新资源集聚与产业链完整优势,我国在聚变工程化方面具备加速追赶乃至并跑的现实基础,但仍需以长期投入和耐心资本支撑持续迭代。

从"两弹一星"到量子通信,中国科技发展史证明,关键领域的突破往往源于敢为人先的勇气与持之以恒的坚守。

当年轻一代科研工作者将目光投向"人造太阳"这一终极能源梦想时,不仅展现了中国创新的代际传承,更预示着中国在解决人类共同面临的能源挑战中,正从跟跑者向领跑者转变。

这场跨越国界的能源革命,或将重新定义未来世界的权力版图。