人工智能时代,算力与能源成为兵家必争之地。AI尽头是算力,算力尽头是能源,能源尽头是聚变。
可控核聚变,又称“人造太阳”,被誉为“终极能源”。
对太阳来说,核聚变是“小菜一碟”,但要想在地球上“种太阳”,却并非易事。它不仅需要极端高温、高压,还要持久、可控,每一项都是极限挑战。虽历经坎坷,但随着技术不断突破,可控核聚变距离打破“再等50年”魔咒,似乎不再遥不可及。
各方“摩拳擦掌”
国际原子能机构(IAEA)的最新数据显示,全球共有174个聚变装置,其中美国、日本、俄罗斯、中国分别以52、28、14和13个装置位列前四。
核聚变能已被纳入我国“十五五”规划建议的未来产业之一。今年以来,我国聚变行业重磅消息不断。“东方超环”创下“亿度千秒”纪录,“中国环流三号”向燃烧实验挺进。
多种技术路线“竞跑”
在IAEA统计的174个装置中,托卡马克几乎占据半壁江山,达79个;仿星器/螺旋器次之,有31个;激光/惯性聚变装置位居第三,有15个;其他概念装置共49个。
“全球核聚变发展正呈现‘多路线’竞跑的鲜明特征。当前竞争格局已从托卡马克“一马当先”,演变成仿星器、场反位形、Z箍缩等多种路线“百花齐放”。
有意思的是,各种路线均有大批拥趸,且私下常挑对方“软肋”开玩笑。
“托卡马克只能以脉冲方式运行,每天都要停机多次。”仿星器支持者吐槽。
“仿星器建起来太复杂,性能还不如托卡马克。”托卡马克拥护者反驳。
“激光聚变是唯一实现靶增益大于1的方法。”激光聚变粉丝坚持。
“没错,但每周只能打几次靶而已。”磁约束聚变支持者“挑刺”。
这些调侃也从侧面反映出,可控核聚变各种路线竞争之激烈。
“当前,各种路线进展都很快,但也都存在一些问题亟待解决。”新奥能源研究院院长刘敏胜以磁约束球形环氢硼聚变路线举例,该路线商用优势是安全环保无中子、燃料储量丰富且成本低廉、发电效率高,但它技术挑战更大,需要比氘氚聚变更高温度反应条件。
磁约束聚变和惯性聚变各有优势和痛点,结合双方优势的磁惯性聚变正成为聚变能商业化一个重要方向。中国科学技术大学核科学与技术学院教授、星能玄光创始人孙玄介绍,场反位形就是其中一种关键等离子体约束构型,具有高功率密度、结构紧凑等优势,Helion、星能玄光等都在沿着这一路线探索。