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我国聚变燃料循环关键技术研讨会在成都举行 聚焦氚工厂工程化与产业生态建设

2026-03-16 09:04          聚变燃料

3月14日,一场聚焦“人造太阳”燃料循环核心技术的氚工厂工程技术研讨会在成都举行。会议汇聚了彭先觉、于俊崇、蒙大桥三位院士及来自中国工程物理研究院、核工业西南物理研究院、中国核动力研究设计院、四川大学等二十余家顶尖科研院所和企业的专家代表。会议围绕氚工厂工程、关键技术研发、安全保障与产业化等核心议题展开深入研讨,旨在加速推动可控核聚变燃料循环系统的技术攻关与标准建设。

一、本次会议核心:聚焦关键技术突破与安全标准

本次研讨会围绕氚工厂工程建设、关键技术研发、安全保障、产业化落地等核心议题展开深度交流。

技术攻关成为焦点。 彭先觉院士分享了《Z箍缩聚变裂变混合堆技术进展》,指出纯聚变技术仍面临挑战,聚变与裂变互补的路线有望更快实现安全、规模化的能源供给,而“氚自持”技术必须率先突破,为后续实验堆和商用示范堆奠定基础。

核工业西南物理研究院、中国工程物理研究院、中核404有限公司等单位专家分别围绕聚变堆产氚包层、聚变能源氚技术、燃料外循环、涉氚系统工程等前沿方向作专题报告。

安全与标准建设获得高度重视。 于俊崇院士强调,聚变能源发展必须安全与经济性并重。氚工厂涉及放射性燃料循环,全流程安全防控和标准化建设是行业底线,需要产学研各方协同把核心装备与规范做扎实。这与全国政协委员严建文在全国两会上的呼吁相呼应,他明确提出"提前布局聚变核燃料供给产业链",并建议制定行业准入规则、创建国家级聚变尖端制造创新中心。

二、氚有多珍贵:每克价值3万美元的稀缺资源

英国原子能管理局(UKAEA)聚变技术部主任 Stephen Wheeler 曾表示,全球氚的存量估计仅有25-30公斤,价格高达每克30,000至40,000美元。

他说道:“这是未来核聚变需要面临的一大挑战。一个发电站在调试和启动阶段可能需要多达10公斤的氚。”

氚在氘氚聚变中不可或缺,但这种燃料面临着严重挑战。其自然丰度极低,而人工获取数量有限。更棘手的是,氚半衰期短,仅有12.43年,难以长期储存。

全球氚供应同样令人担忧。目前,全球唯一商用氚来源是19座加拿大CANDU核反应堆,每座每年约产0.5千克氚作为副产品。其中半数反应堆将于未来十年内退役。而ITER一旦开始氘氚运行,每年将消耗多达1千克氚,ITER科学部主任Alberto Loarte说:"ITER将消耗大量可用库存"。

三、为什么必须建立氚工厂:聚变能源的"造血系统"

可控核聚变被誉为破解全球能源危机的终极解决方案,然而要让"人造太阳"真正发光发热,一个关键环节必须突破——燃料供给系统。氚工厂就是聚变堆的"心脏",负责聚变燃料的生产、回收与循环利用。而由于聚变堆的氚燃烧率非常低(ITER约为3‰),聚变燃烧会产生大量的杂质,当杂质浓度达到一定程度时会使得等离子体温度降低,可能导致聚变反应淬灭中止,所以大量未经燃烧的、含杂质的氘氚燃料混合气体需要通过氚工厂来进行提纯处理。

另外,由于氚在自然界的含量极低,其他外部产氚手段费用昂贵,因此利用聚变堆本身D-T反应产生的14MeV中子轰击增殖包层进行闭式产氚,并且通过氚工厂进行循环回收成为了实现氚自持的首选方案。

因此,此次与会专家形成明确共识:"氚工厂作为聚变燃料生产、回收与循环利用的'心脏',直接决定了聚变能能否从实验走向商用。"

四、为什么是这个时间点:中国聚变发展进入关键期

从1934年氘氚聚变反应被实现以来,苏联、英国、美国等多国都设立了聚变物理实验室,开始了对核聚变实验研究。

到20世纪90年代,欧盟的JET,美国的TFTR和日本的JT60这三大托卡马克装置在磁约束核聚变研究中获得了许多重要成果,验证了基于氘氚聚变的磁约束聚变作为聚变反应堆的科学可行性。

当前核聚变技术路线多样化,托卡马克最为成熟,其他路线同样具备潜力。全球各国及产业巨头加码可控核聚变研发推进,示范核电厂(DEMO)提上日程,产业对行业发展前景乐观,商业化供电有望于10年内实现。其中ITER项目的脉冲超导电磁体系统、回旋加速器、低温恒温器已经建设完成或交付,计划2033~2034年进入综合调试阶段,2034年启动运行,2039年开始氘-氚聚变实验运行(推迟4年)。

而我国聚变能源技术已跻身国际"第一方阵",正加速从科研探索向工程化、商业化转型。

全国政协委员、中核集团聚变领域首席科学家段旭如在两会期间接受采访透露:

"预计2027年可开启聚变燃烧实验研究;2035年左右,将建成中国首个工程实验堆;2045年左右,预计建成我国首个商用示范堆。"(中国环流三号(HL-3)预计在2027年开展氘氚实验,中国环流四号(HL-4)建设项目已进入深入论证阶段。)这一时间线,显示出中国聚变发展的紧迫性。

两会期间,全国政协委员、聚变新能(安徽)有限公司董事长严建文透露:

“2028年建成聚变堆BEST项目,2030年演示发电”,原本的“聚变三步走”战略,如今正在被重新定义。“三步并成两步走,两步并作一步走。意思就是BEST试验堆建好后,工程示范堆和商业示范堆两步并行、同步推进。”

去年11月12日,合肥物质院等离子体所先后发布13亿氚工厂招标,包括内燃料循环平台(3.72亿)、液态包层氚提取系统(2.12亿)、固态包层氚提取与回收实验平台(2.47亿)、氚安全防护平台(5.14亿)等。

五、产业布局:从技术创新到产业生态构建

当前,我国聚变能源产业正处在前所未有的重要发展窗口期,此次成都研讨会,正是为了抓住这一窗口期,搭建起高端的产学研协同平台,旨在整合行业资源、集中力量破解技术瓶颈,并为完善氚技术标准体系奠定基础。

而从技术创新迈向成熟的产业生态,仍需跨越系统性短板。正如全国政协委员、聚变新能有限公司董事长严建文在今年全国两会期间就曾指出,当前我国核聚变产业链体系、标准规范及工程化验证能力尚不完善,特别是涉氚安全管理、聚变堆选址分类等关键环节,亟待通过立法予以明确和规范。这凸显了在加速技术攻关的同时,同步推进顶层设计、法规标准建设的迫切性。

在此背景下,我国正积极谋划,力求在全球聚变产业标准尚未统一定型之际,掌握行业准则制定的国际话语权。这一布局是全方位、系统性的。其中,专业人才储备是基础。 为支撑聚变能源这一长远战略,兰州大学、合肥工业大学等高校已相继成立聚变科学与工程学院,预计全国将有十所左右高校院所跟进设立相关学院,为产业发展源源不断地输送核心人才。通过技术攻坚、标准引领、法规护航、人才支撑多措并举,我国正致力于构建一个自主可控、安全高效、可持续发展的聚变能源产业生态。

最后,随着燃烧实验节点日益临近,氚燃料问题已从边缘议题上升为核心挑战。在这场关乎人类未来能源的竞赛中,可以说,谁掌握了氚燃料产业链,谁就掌握了聚变商业化的钥匙。


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