氢硼聚变“中国方案”提速 新奥连创两项世界纪录

日前,由新奥集团主办的第三届氢硼聚变研讨会在河北廊坊落幕,为期四天,会议规模较去年显著扩大,参会人数由三四十人增至120余人。

新奥能源研究院院长刘敏胜在接受采访时表示,公司八年来在聚变领域累计研发投入数十亿元,是全球八家研发投资超2亿美元的聚变企业之一。

近年来,聚变科技正处于工程可行性验证向商业化应用落地的关键过渡阶段,氢硼聚变在全球的关注度迅速攀升。

新奥过去八年鲜少对外公布聚变实验进展,今年4月16日宣布“玄龙-50U”实现了高温高密度百万安培等离子体电流,电流达1兆安,温度达4000万度。

5月,“玄龙-50U”再获关键突破,成为全球首个实现秒级1.2T以上磁场条件的球形环装置,此前国际上中大型球形环中心磁场尚未超过1T。

新奥两个月内连创两项世界纪录,突破速度加快,人造太阳探索离商业化应用越来越近。

与会专家预计,未来10-20年将成为聚变技术从实验室走向商用化的关键探索期。

当前可控核聚变技术路线主要包括重力场约束、惯性约束和磁约束,磁约束包括托卡马克、仿星器、反向场箍缩、场反位形及磁镜等。

不同于国内其他商业核聚变公司选择氘氚燃料,新奥选择了球形环加氢硼聚变路线,建造球形环装置。

相较传统托卡马克,球形环装置更紧凑,氢硼聚变产物为氦核,无中子辐射污染,燃料来源广泛,理论效率更高,但实现难度更大。

聚变三乘积是判断磁约束聚变能否点火的核心指标,刘敏胜表示,氢硼聚变重点突破集中在温度与能量约束时间上。

早期认为氢硼聚变最佳反应温度为50亿度,经新奥与北京大学、西安交通大学等联合研究,已将温度降至10亿-20亿度。

刘敏胜称,未来仍有进一步降低条件并增加聚变产物的空间,技术门槛将变相降低。

目前“玄龙-50U”从4000万度到实现10亿度目标仍有较大差距,但装置的潜力与迭代逻辑值得期待。

例如现有装置原计划最高2000万度,实际达4000万度,意味着下一代装置实现参数目标的把握更大。

“玄龙-50U”虽比英美同类装置小,但磁场强度领先,温度达对方两倍以上,超出预期。

西安交通大学教授霍迪认为,氢硼聚变具独特优势,科学家正通过非平衡态等离子体等方法突破高温瓶颈。

目前,新奥正推进下一代氢硼热核聚变实验装置“和龙-2”建设,预计2027年建成,为2035年发电示范堆奠定基础。

刘敏胜介绍,新奥计划明年6-7月前在“玄龙-50U”实现氢硼聚变反应,随后在“和龙-2”全面实现热核反应。

“和龙-2”将识别、研究并解决STPBF相关重大科技难题,验证氢硼聚变科学可行性,为后续平台提供支撑。

关于温度目标,最初计划瞄准3亿度,现有可能向5亿度甚至10亿度冲刺。

能量约束时间提升与等离子体电流、磁场强度直接相关,新奥两项参数已达世界最高水平,进展远超预期。

氢硼聚变仍面临多重挑战,西安交通大学副院长赵永涛指出,行业整体人才储备不足,跨学科协同不足。

氢硼聚变商业化周期长,需国家层面加大支持力度,国内已有科学院所将其列入先导专项计划。

公私合作模式正成为推动核聚变技术的重要机制,美国能源部已向八家私营公司拨款用于聚变电厂研发。

全球至少有45家商业化聚变公司,累计融资71亿美元,其中部分资金来自政府。

ITER对外发言人拉班·科布伦茨指出,私营部门参与使研究性质发生变化,中国在公共与私营领域布局将影响ITER未来方向。

ITER正在建造基于托卡马克方案的实验反应堆,目标实现持续500MW、能量增益Q≥10的氘氚燃烧等离子体。

项目由35国合作开展,中国承担超导磁体、真空室等关键部件制造。

拉班认为,私营企业可承担更高风险,建造更小更灵活装置,ITER愿与私营领域共享知识展开合作。

新奥将球形环与氢硼聚变结合,规避氘氚聚变问题,但仍需应对自身挑战。

拉班强调,没有任何技术路线绝对最优,推动聚变技术进步关键在于全球研究者携手合作、公开交流、取长补短。

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