Euractiv 網站發表文章,題目是:中國是否在核聚變領域超越歐洲、美國和日本?
核聚變,即結合原子核以釋放大量能量的過程,長期以來一直被譽為最終的清潔且幾乎無限的能源。歐洲在這項研究中取得了早期的領先,并憑借在法國的宏偉ITER項目保持了這一勢頭。近年來,美國也在核聚變研究方面加大了力度,這是由于其在減少排放和能源安全方面的潛力。相比之下,中國在這些聚變努力中起步較晚。但最近在這一前沿技術方面取得了進展,并可能迅速超越歐洲、美國和日本的成果。
(來源:國際能源小數據 作者:E Small Data)
中國崛起成為全球領導者
中國擁有被稱為“人造太陽”的實驗先進超導托卡馬克(EAST)項目。由合肥物理科學研究院運營的EAST已實現了幾個關鍵里程碑。2021年,EAST實現了1.2億攝氏度的等離子體溫度,并持續了101秒。后來,它達到了更高的1.6億攝氏度的溫度,持續了20秒——超過了多項國際基準。中國還計劃開發其首個實驗性聚變反應堆——中國聚變工程試驗堆(CFETR),預計在2030年代完成。中國為ITER貢獻了關鍵組件,如超導磁體和屏蔽毯,CFETR旨在彌合ITER和商用聚變電廠之間的差距,這將使中國成為部署聚變能源的領導者。
中國磁約束聚變的進展
據日本商業通訊社Nikkei報道,自2011年以來,中國在聚變供應鏈中申請的專利數量超過了任何其他國家。中國在聚變科學和工程領域的博士人數是美國的十倍。2023年,中國的EAST超導托卡馬克創造了世界紀錄,實現了超過400秒的持續高溫等離子體——這是探索未來聚變機器所需的等離子體的重要里程碑。”據報道,中國政府每年在聚變能源上的投資接近15億美元,幾乎是美國聚變預算的兩倍。2024年4月,中國通過了新的原子能法,這將指導未來幾年的聚變監管。聚變技術也首次被納入中國年度政府工作報告,目標是到2035年擁有一個工業原型聚變機器,到2050年準備商業使用。
磁約束聚變技術是這一戰略的關鍵。EAST采用了先進的超導磁體,為高性能等離子體約束和穩定性奠定了基礎。在這一過程中,通過約束可以獲得穩定的反應,在聚變創造的極端條件下,使用非常強大的磁場來限制和管理等離子體,即由氫的兩種同位素——氘和氚混合而成的電離氣體。其他項目,如美國的Commonwealth Fusion Systems,也在使用這種類型的聚變活動,該公司擁有包括意大利能源公司Eni在內的歐洲股東。
雖然中國取得了重大進展,但很明顯,它不能獨自達到聚變的圣杯,與全球合作伙伴如ITER的合作仍然至關重要。歐洲以其對國際合作和尖端技術的重視,提供了與中國國家主導方式相輔相成的模式。與此同時,美國和其他專注于私營部門驅動創新的國家正在創造多樣化的聚變研究生態系統。
日本的進展
在日本,核聚變的研究工作開始得更早,進展也在以可以與中國進展相匹配的速度進行。作為一個能源進口國,日本很早就理解了聚變對其能源安全的戰略重要性。
這些最近的研究是在日本的Moonshot Goal 10 發展計劃的背景下進行的,該計劃旨在解決日本特有的問題,如迅速老齡化的人口和對全球變暖影響的特殊脆弱性。其中專門針對核聚變,目標是到2050年實現技術的多樣化應用,以實現“一個與全球環境和諧共存、不受資源限制的活力社會”。日本的重點在于核聚變的長期可持續性,這體現在實驗創新、強大的國際伙伴關系和對實際應用的關注上。
其研究主要集中在兩個突出的項目上:位于Naka的日本托魯斯-60超先進(JT-60SA)項目,這是一個由日本和歐盟共同開發的托卡馬克型聚變反應堆;以及位于Toki的國家聚變科學研究所的大型螺旋聚變研究項目,這是世界上最大的螺旋裝置之一。前者使用的托卡馬克技術旨在補充ITER的工作,而后者是世界上最大的恒星器型設備之一。與托卡馬克不同,恒星器提供連續的等離子體約束,無需脈沖操作,解決了穩態聚變電廠的一個關鍵挑戰。兩者都使用先進的超導磁體來約束等離子體。日本在開發抗輻射材料方面領先,這對于聚變反應堆的壽命和安全至關重要。日本政府于2023年4月啟動了聚變能源創新戰略,旨在支持“實現聚變能源作為世界下一代能源”的目標。
今年3月,日本政府還宣布成立日本聚變能源委員會(J-Fusion),以鼓勵國內私營聚變產業的發展。今年早些時候,日本當時的首相岸田文雄訪問美國期間宣布了一個新的伙伴關系,將美國能源部和日本的科學技術部聯合起來,合作加速聚變能源的示范和商業化。政府還去年向英國派出了一個代表團,以深化英日聚變合作。
全球向核聚變邁進的競賽不是零和游戲。一個地區的進步加速了全球的突破,使我們更接近實現聚變的承諾,即豐富的、無碳的能源。無論是通過國際合作、公共資金還是私營部門的聰明才智,聚變能源的夢想正變得越來越具體——為可持續能源的未來提供了希望。但哪個全球地區能從其部署中獲益最多,將由政府政策、投資者信心和商業戰略決定。
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