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　　中國(guó)能源報(bào)?記者?仝曉波

　　2017年啟動(dòng)緊湊型聚變技術(shù)探索；2018年至2019年自主設(shè)計(jì)建造國(guó)內(nèi)首座中等規(guī)模球形環(huán)物理實(shí)驗(yàn)裝置“玄龍—50”；2023年至2024年將“玄龍—50”裝置升級(jí)為“玄龍—50U”，快速躋身國(guó)際大型磁約束實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先進(jìn)行列……在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域深耕三十多年的新奧集團(tuán)，從2017年開(kāi)啟聚變“新賽道”，短短7年耗資數(shù)十億元，探索商用化聚變關(guān)鍵技術(shù)，除取得上述進(jìn)展之外，目前還在并行開(kāi)展整體參數(shù)更為領(lǐng)先的下一代球形環(huán)新裝置——“和龍—2”設(shè)計(jì)與建設(shè)，遠(yuǎn)景目標(biāo)是在2035年實(shí)現(xiàn)聚變商業(yè)化，助力中國(guó)發(fā)出聚變能源的第一度電。

　　因?yàn)槿剂县S富、安全清潔、能效高等優(yōu)點(diǎn)，聚變被認(rèn)為是人類能源的理想選擇。聚變路線眾多，一直以來(lái)科學(xué)界和業(yè)界均主要聚焦攻關(guān)氘氚聚變，但在通往商用聚變的道路上仍存在諸多挑戰(zhàn)。在此背景下，新奧為何獨(dú)辟蹊徑，探索氫硼聚變？

　　小標(biāo)題：?“龍”的探索，實(shí)驗(yàn)裝置迭代升級(jí)

　　11月15日，《中國(guó)能源報(bào)》記者來(lái)到位于河北廊坊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的新奧聚變技術(shù)研發(fā)中心。剛剛于今年1月啟用的玄龍—50U裝置已于當(dāng)天早上8時(shí)開(kāi)啟了一天的例行實(shí)驗(yàn)。在控制大廳內(nèi)，主裝置運(yùn)行情況，裝置內(nèi)溫度超千萬(wàn)攝氏度、被磁場(chǎng)約束著的等離子體實(shí)時(shí)狀態(tài)，以及等離子體加熱系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等各子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在顯示屏上一覽無(wú)余。

　　作為玄龍—50的升級(jí)版，玄龍—50U裝置正式啟用后，很快就獲得了重復(fù)穩(wěn)定的等離子體放電，并在今年8月全面達(dá)成裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。

　　新奧能源研究院院長(zhǎng)劉敏勝向《中國(guó)能源報(bào)》記者介紹，“玄龍—50U”的首要使命是實(shí)現(xiàn)等離子體穩(wěn)定控制，探索在極限工況，也就是高參數(shù)下裝置的物理性能和工程價(jià)值，為下一代裝置“和龍—2”提供支撐。

　　“今年‘玄龍—50U’的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度比預(yù)期快，所以，提前完成既定使命后，我們又快速啟動(dòng)‘和龍—2’裝置，將原本計(jì)劃在‘和龍—2’上開(kāi)展的氫硼聚變反應(yīng)，提前到‘玄龍—50U’上先實(shí)現(xiàn)。”劉敏勝說(shuō)，目前“和龍—2”的物理設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)都在推進(jìn)中，這一階段就要“對(duì)氫硼聚變進(jìn)行科學(xué)可行性驗(yàn)證”。

　　▲2024年1月“玄龍—50U”裝置正式啟用

　　小標(biāo)題：逐夢(mèng)“氫硼”，探索聚變新方案

　　所謂“聚變”，是指兩個(gè)較輕的原子聚合為一個(gè)較重的原子，并釋放出能量的過(guò)程。太陽(yáng)的原理就是聚變反應(yīng)，所以常常又把可控核聚變稱作“人造太陽(yáng)”。

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)正在探索的磁約束托卡馬克氘氚聚變、Z箍縮聚變裂變混合堆、磁約束球形環(huán)氫硼聚變等幾種技術(shù)路線，在研究基礎(chǔ)、建設(shè)進(jìn)展、研究難點(diǎn)、預(yù)期節(jié)點(diǎn)等方面存在差異，處于研究開(kāi)發(fā)的不同階段，各具優(yōu)勢(shì)。

　　據(jù)了解，聚變?nèi)剂献畛Ｒ?jiàn)的是氘氚，此外還有氘氘、氘氦、氫硼等。作為目前國(guó)際上主流的聚變實(shí)驗(yàn)裝置之一，托卡馬克裝置就以氘氚聚變?yōu)橹?。全球最著名的?shí)驗(yàn)性托卡馬克核聚變反應(yīng)堆就是耗資220億美元、在法國(guó)南部建造的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER），中國(guó)也參與其中。中國(guó)也建造了自己的托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置，包括1985年開(kāi)始陸續(xù)投用的環(huán)流器一號(hào)系列、二號(hào)系列，2007年投運(yùn)的全超導(dǎo)托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），2020年建成的中國(guó)環(huán)流三號(hào)托卡馬克（HL—3）裝置，以及目前正在計(jì)劃建造的聚變工程試驗(yàn)反應(yīng)堆（CFETR）等。

　　據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，氘氚聚變?cè)诩夹g(shù)上相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，但是氚的來(lái)源極其有限，自然界僅微量存在，并不能通過(guò)開(kāi)采獲得，而且價(jià)格昂貴。而且，氚本身具有放射性，氚氘聚變過(guò)程中釋放出的高能中子可能引發(fā)的再生放射性也不容小覷。同理，氘氘、氘氦聚變，或者因?yàn)樵诰圩冞^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高能中子（氘氘），或者因?yàn)樵希êぃ┫∪钡?，均存在商業(yè)化落地制約。

　　新奧獨(dú)辟蹊徑，選擇無(wú)中子、無(wú)放射性的氫硼聚變技術(shù)路線，采用球形環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，以提升實(shí)驗(yàn)效率。新奧能源研究院聚變副總工程師楊圓明介紹，氫硼聚變所用燃料氫和硼儲(chǔ)量豐富易獲取，反應(yīng)可以直接發(fā)電，過(guò)程中也不會(huì)釋放高能中子?！袄碚撋现苯影l(fā)電能量損失更低，發(fā)電效率更高。”

　　“氫硼聚變最大的問(wèn)題是反應(yīng)條件苛刻，技術(shù)難度大。作為企業(yè)，我們必須探索商業(yè)化可能性更大的技術(shù)路線?！眲⒚魟偬寡裕聤W在低碳能源研究上積累了很多經(jīng)驗(yàn)，也為行業(yè)積累了技術(shù)和研究人才，2017年對(duì)聚變技術(shù)的研發(fā)謀劃清楚后就開(kāi)始全力投入。

　　小標(biāo)題：錨定“2035”，開(kāi)放合作助力生態(tài)共贏

　　在劉敏勝看來(lái)，雖然目前日本和美國(guó)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了磁約束裝置的氫硼反應(yīng)，但氫硼聚變?cè)鲆娴目茖W(xué)可行性還需要驗(yàn)證?！斑@正是我們下一代裝置‘和龍—2’的使命?！?/p>

　　隨著探索逐步進(jìn)入深水區(qū)，所需投入也越來(lái)越大。據(jù)了解，截至目前，新奧在聚變實(shí)踐探索方面已投入數(shù)十億元，“和龍—2”所需投資還將翻番，達(dá)到百億元規(guī)模，后續(xù)工程性驗(yàn)證平臺(tái)所需投資將會(huì)更高，這一階段的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)氫硼燃燒和演示發(fā)電，解決工程放大問(wèn)題和氫硼燃燒的能量增益問(wèn)題。最終將錨定“在2035年，建成氫硼聚變商業(yè)示范堆”，既要探索低成本又要確保裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

　　“所有能源產(chǎn)品，燃料往往占據(jù)成本的大頭。但氫硼聚變?cè)诤笃冢簿褪窃谏虡I(yè)化階段并沒(méi)有工程和大幅降本的問(wèn)題，因?yàn)槠淙剂铣杀疚⒑跗湮ⅰ！眲⒚魟僬f(shuō)，現(xiàn)在對(duì)于氫硼聚變來(lái)說(shuō)，核心就是驗(yàn)證科學(xué)可行性?！爸挥性凇妄垺?’上完成了科學(xué)可行性驗(yàn)證，我們才敢說(shuō)2035年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的事，后續(xù)工作推進(jìn)會(huì)容易很多?！?/p>

　　值得一提的是，今年以來(lái)，國(guó)務(wù)院國(guó)資委明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥?lái)能源的重要方向，這一政策指標(biāo)無(wú)疑為我國(guó)探索商用聚變注入一劑“強(qiáng)心針”。2023年12月底，中核集團(tuán)牽頭的國(guó)家可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體正式成立，創(chuàng)新協(xié)同推進(jìn)聚變能源產(chǎn)業(yè)邁出實(shí)質(zhì)性步伐，新奧也加入了這個(gè)聯(lián)合“創(chuàng)新戰(zhàn)隊(duì)”。

　　新奧堅(jiān)持開(kāi)放創(chuàng)新與行業(yè)共同發(fā)展，目前已經(jīng)組建了一支300余人、老中青結(jié)合、國(guó)際化的聚變研發(fā)高端人才隊(duì)伍，并與業(yè)內(nèi)多家科研院所及諸多知名高校建立了良好的交流合作關(guān)系，并通過(guò)科研經(jīng)費(fèi)、設(shè)立獎(jiǎng)學(xué)金等推動(dòng)行業(yè)人才培養(yǎng)和聚變前沿領(lǐng)域的研究，助力中國(guó)聚變能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　“聚變是人類的未來(lái)，也是前無(wú)古人的復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)與工程，需要我們以前所未有的力度去合作，以前所未有的勇氣去創(chuàng)新突破?！眲⒚魟僬f(shuō)。