
一、核心突破:每秒6亿中子验证聚变可行性
在全球聚变能源竞赛中,加拿大此次的突破堪称关键一跃。General Fusion通过长期开展的等离子体压缩科学系列实验,成功证明其能够以足够的力度和洁净度挤压超热气体球,使聚变反应以可预测的方式发生。在核聚变研究领域,中子输出量是衡量实验成效的核心指标之一——中子携带了聚变反应释放的大部分能量,其大量产生是真实聚变发生的直接佐证。
加拿大核学会负责人明确表示,此次单轮压缩实验达到每秒近6亿聚变中子的峰值速率,是磁化靶聚变概念的重要验证。更值得关注的是等离子体在高压下的稳定表现:压缩过程中,等离子体密度提升至初始值的190倍,约束它的磁场强度增强超过13倍,且始终保持稳定未发生破裂,实现了可重复的聚变中子爆发。General Fusion技术开发高级副总裁Michael Donaldson指出,团队已“证明了稳定聚变过程的可行性”,为后续LM26项目奠定了坚实基础。
二、通俗解读:磁化靶聚变(MTF)的工作原理
通俗来讲,磁化靶聚变技术(Magnetized Target Fusion,简称MTF)的原理颇具想象力,实验始于一个球形腔室。
1. 准备阶段
在球形反应腔室内,将氢同位素气体(氘、氚)加热至数百万度,形成磁化的高温等离子体(带电气体云),并利用磁场将其悬浮约束在腔室中心。
2. 压缩驱动阶段
腔室外层充满旋转的液态金属(如铅锂合金),形成动态衬套。
环绕腔室的重型活塞组同步撞击腔体外壁,推动液态金属向中心急速收缩。
液态金属衬套从四面八方均匀挤压中心的等离子体,使其密度和温度骤升。
3. 聚变触发阶段
等离子体被压缩至极端条件(密度提升百倍、温度超1亿摄氏度),氘/氚原子核碰撞发生聚变,释放能量并以高速中子形式射出。
4. 能量回收阶段
聚变产生的中子能量被液态金属吸收,通过热交换系统将热能传递给工质,驱动热力循环系统发电。
三、成果转化:向LM26演示装置迈进
等离子体压缩科学实验旨在回答一个关键问题:坍塌的液态金属衬套能否以均匀对称的方式包裹球形托卡马克风格的等离子体?经过多年实验,General Fusion已证实这种等离子体压缩方式具备实用性和可重复性,能够达到实现聚变所需的高密度和强磁场条件。这些研究成果将直接应用于该公司正在不列颠哥伦比亚省里士满建造的更大规模演示装置——劳森26号机(LM26)。
LM26凝聚了公司二十余年的技术积累,旨在以商业化可行方式分阶段验证MTF技术:
实现等离子体温度达1000万摄氏度
提升至超过1亿摄氏度的聚变条件
达成等效科学盈亏平衡(100%劳森判据)
该项目自2023年启动,从设计、组装到运行仅耗时16个月,彰显了公司快速推进技术验证的能力。
General Fusion的路线图显示,下一步将推动LM26实现更接近实际发电厂工况的磁化等离子体重复压缩,逐步完成从首次等离子体产生、提升温度到开展接近盈亏平衡的聚变实验等关键里程碑(期望2026年达到科学收支平衡)。这一系列进展将持续受到投资者和各国政府的密切关注。
四、行业展望:商业化仍需突破多重障碍
不过行业专家也理性指出,即便LM26达成所有短期目标,聚变反应堆的商业化仍需时日。净能量产出、设备可靠性和成本控制仍是亟待突破的重大障碍。但不可否认的是,每秒6亿聚变中子的爆发,标志着核聚变研究正从基础理论验证迈向工业工程实践的关键转型阶段。这场关乎人类未来能源格局的探索,每一步进展都可能在未来深刻影响全球能源结构,甚至改变人们的电费账单。
随着加拿大此次突破的公布,全球聚变能源竞赛的格局进一步重塑。目前,各国正通过不同技术路线角逐“人造太阳”的商业化突破,而General Fusion的成果,无疑为磁化靶聚变这一“第三条路线”注入了强劲动力。