碳达峰碳中和情报支持平台

Carbon Peak and Carbon Neutralization Information Support Platform

碳达峰碳中和情报支持平台

在列表中检索

共检索到 4975
中国核电网

2025年11月13日,中国工程物理研究院核物理与化学研究所科技委主任李正宏在深圳核博会核聚变论坛发表《聚变-裂变混合堆研究进展》主旨报告。 报告围绕“惯性约束聚变(ICF)混合堆/聚变堆”进展展开,在回顾利弗莫尔点火带来的战略拐点与全球布局后,重点论证Z箍缩(大电流放电)作为驱动路线在效率、对称性与增益潜力上的优势。随后聚焦聚变能源工程化的关键瓶颈——高增益、重复频率运行、氚自持与材料/辐照寿命,并给出基于包层与系统设计的总体方案、指标体系与阶段性路线图(实验堆、示范堆)。 关键点: 1. 报告引入:聚变热度与理性预期(00:00) 报告人介绍题目与背景,指出产业界与政府对聚变能投入热情高涨,但领域内也提醒“过热”风险,因为仍存在艰难的科学与工程问题。报告将从个人视角说明关切点,并从多个方面阐述对聚变能未来发展的判断。 2. 利弗莫尔点火后的判断与国际战略对比(01:54) 回顾2022年美国能源部宣布利弗莫尔装置实现点火,强调其意义在于标志惯性约束聚变从科学走向工程应用的关键跃迁,使得“能否做聚变能源/聚变堆”更具可评估性。随后提到美、俄、中、欧盟等相继发布聚变能战略,其中美国以2030年前后建设聚变实验堆为目标、执行较为激进且落实扎实。 3. ICF技术来源与驱动方式:激光与Z箍缩(大电流放电)(04:35) 解释ICF体系长期相对封闭,其关键技术脉络与核武器工程(辐射流体力学、核反应动力学等)密切相关;从武器级放能转向能源应用需要将单次放能规模大幅缩小并改变触发机制。除常见激光驱动外,2000年后影响显著的Z箍缩/大电流放电驱动可通过脉冲电流产生辐射场与黑腔辐射,压缩升温靶丸以实现点火燃烧,物理基础与工具链与传统ICF在关键环节上具有一致性。 4. 选择Z箍缩路线的优势:效率、对称性与实验一致性(08:04) 提出Z箍缩相对激光的核心优势:电到辐射/光的效率可显著提升(报告中提到接近数量级/数十倍级改善),驱动器可获得更高能量规模;天然具备较好的二维/三维对称性,有利于满足辐射场对称性要求并回避部分困难;实验终态产额与特征时间与一维近似预测符合更好,显示其在实现高增益燃烧状态方面具备路线优势。 5. 从点火到发电的核心瓶颈:增益差距与指标口径(燃耗)(11:13) 强调点火并不等于聚变发电,当前增益仍不足;建议用“燃耗/燃料烧掉的比例”作为更贴近能源系统的关键指标,而不仅是技术化的能量增益口径。通过对不同方案的比较,指出要达到发电所需的电到电增益仍有数量级差距,同时驱动器电-驱动效率与发电效率会进一步拉大现实差距;但ICF分层燃料区(点火区带动主燃区)提供了增益跨越的潜力。 6. 氚自持挑战:TBR与高温氚损失的“颠覆性问题”(18:24) 讨论聚变燃料循环中氚的制取与损失:引用实验数据指出在某些装置/循环中氚损失可达约9%,仅靠提高增殖比TBR可能不足以弥补高温状态下的氚渗透/逸散等损失。结论是氚自持不仅是“提高TBR”的问题,还必须解决高温环境下氚回收与损失控制。 7. 材料与辐照寿命:不仅提升材料,还要通过设计降通量/降损伤(19:48) 指出未来大规模聚变装置对材料耐中子辐照(DPA)需求很高,而现有“新材料指标”距离成熟电站要求仍有显著差距(报告中提到可达二三十倍)。因此除提升材料耐辐照外,更关键的路径是通过系统设计降低第一壁等关键部位的中子通量与损伤,从而实现可接受的寿命与维护周期。 8. 总体方案:把单次聚变变为可重复运行的聚变堆系统(21:14) 提出“脉冲式/单次聚变”要走向能源必须实现重复频率运行:激光路线常提每秒10次,而该Z箍缩聚变堆设想以约10秒一次脉冲为目标。强调脉冲燃烧的好处(辐射损耗更小、不稳定性影响时间短且可控、聚变区尺度小)有利于提升TBR、降低第一壁通量,并将需求归纳为四项:高增益、重复运行、氚自持、30年级耐辐照寿命。 9. 聚变堆构型与指标体系:驱动器—靶—包层—发电—燃料循环—换靶(23:57) 给出Z箍缩聚变堆模型:驱动器瞬时产生约50–60MA脉冲电流加载到聚变靶区点燃D-T靶;中子在深度次临界包层中实现能量放大与增殖产氚,热能进入发电系统;剩余氚回收进入氚工厂与循环系统;关键工程之一是“换靶机构”,保证10秒内完成一次循环以支撑重复运行。并提出面向百万千瓦级电站的分系统指标与验证框架。 10. 高增益路径:点火增益、能源靶多区燃料与次临界包层放大(26:44) 对比利弗莫尔装置的储能与聚变放能关系后,说明新装置在能效与造价上期望改进,并提出在点火状态实现10倍以上增益的目标;进一步通过“多区燃料的能源靶”利用点火区能量加热压缩更大燃料区,实现更高直接增益(目标可达百倍量级)。再结合深度次临界包层实现能量放大与TBR提升(报告中给出TBR可稳定>1.24的论证),使系统层面达到显著电到电增益(示意上可达百倍量级)。 11. 重复运行与工程可行性:驱动器寿命、模块化与换靶节拍(30:40) 说明单次驱动器技术较成熟,难点在于重频运行与寿命:已实现模块级验证,寿命达到百万次,目标提升到千万次以支持接近三年免维护运行。换靶方面给出设计与分析结果:目标10秒一次,设计可做到约9秒完成,第一壁/包层寿命目标至少10年以上,认为该问题可工程化解决。 12. 氚系统工程化验证:高燃耗、TBR、包覆率与高温回收(32:30) 提出氚自持依赖多指标:高燃耗、较高TBR、以及中子包覆率(报告给出>97.5%)。列出验证进展:增殖相关系统验证达到约95%水平;针对高温环境下氚回收问题,实验验证可达约99%回收率,并在工程指标上采用较保守的95%假设;据此不仅可实现氚自持,甚至可能获得一定氚盈余,为后续扩展提供空间。 13. 材料策略:以系统设计降低第一壁DPA,实现30年寿命(34:50) 明确材料路线并非单纯依赖“更耐辐照新材料”,而是通过聚变区点状小尺度、第一壁远离源区等构型降低中子损伤。报告给出第一壁年DPA可控制在约2.2水平(接近现有热堆量级),热负荷与通量降低后可支撑建造聚变堆并实现30年以上寿命,使材料耐辐照在短期内不再是最主要瓶颈。 14. 路线图与组织模式:实验堆—点火—示范堆与产业化协作(36:24) 提出时间表设想:计划在2028年前后建成实验堆(偏技术验证、未必达到点火),在2030年前后推进D-T点火验证,并用3–4年建设百万千瓦级示范堆;强调示范堆三年不停机运行周期、约30年设计寿命、造价与上网电比例等工程目标。最后提出以商业化/分工协作模式推进五个相对独立专业方向的研制与集成,呼吁各方合作共同推动中国聚变能研发。 时间线: 00:00 - 开场与背景:介绍报告主题,提醒聚变热度上升但仍需理性面对科学与工程难题。 01:54 - 战略拐点:利弗莫尔点火的意义、国际聚变战略竞速与美国2030实验堆目标。 04:35 - 技术路线铺垫:ICF技术体系来源、从激光到Z箍缩的大电流放电驱动机理与一致的物理基础。 08:04 - 路线选择论证:Z箍缩在效率、驱动规模、对称性与实验-理论一致性上的优势。 11:13 - 工程化瓶颈:从点火到发电仍差增益;提出以燃耗等更贴近能源系统的指标评估真实差距。 18:24 - 燃料循环难题:氚损失与氚自持挑战,强调高温氚回收/损失控制的重要性。 19:48 - 材料与辐照:现有材料指标不足,提出通过设计降低通量与损伤以满足寿命要求。 21:14 - 系统方案:脉冲聚变堆需实现重频运行(约10秒一次),并同时解决高增益、氚自持与寿命。 23:57 - 堆构型与指标体系:驱动器—靶—深度次临界包层—发电—氚工厂—换靶机构的整体设计。 26:44 - 高增益实现路径:能源靶多区设计叠加次临界包层放大,给出TBR与系统电到电增益设想。 30:40 - 重频与可维护性:驱动器寿命从百万次迈向千万次;换靶节拍与第一壁/包层寿命的工程评估。 32:30 - 氚系统验证:包覆率、TBR与高温回收率等关键指标的实验进展与工程取值。 34:50 - 寿命闭环:通过降低第一壁年DPA与热负荷,支撑30年级电站寿命的材料策略。 36:24 - 发展路线与合作模式:实验堆/示范堆时间表、成本与运行目标,以及产业化分工协同推进思路。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): Z箍缩驱动聚变混合堆研究取得进展,瞄准百万千瓦级示范电站 中国工程物理研究院核物理与化学研究所科技委主任李正宏作题为《聚变混合堆研究进展》的报告,介绍了惯性约束聚变及聚变混合堆技术路线的最新判断与研发设想。报告认为,当前全球聚变能发展进入新一轮升温期,产业界和政府投入明显增加,美国、俄罗斯、中国和欧洲相继发布聚变能战略,其中美国提出在2030年前后建设聚变实验堆并逐年推进相关目标。不过,报告同时提醒,聚变能从科学突破走向工程应用仍面临关键科学和技术问题,需避免盲目“过热”。 报告指出,美国能源部宣布劳伦斯利弗莫尔国家实验室装置实现点火,是惯性约束聚变领域的重要里程碑,标志着相关理论和实验认识达到新高度,也推动聚变研究从科学验证向工程应用转折。惯性约束聚变技术长期与高能量密度物理和相关工程验证经验密切相关,其能源化目标需要从“一次性大当量释放”转向“小当量、可重复、可控释放”,这意味着物理机制、驱动方式和系统工程均需重新设计。 在技术路线选择上,报告重点介绍了Z箍缩驱动方案。与激光驱动相比,Z箍缩通过大电流放电产生高温高密等离子体,再经黑腔辐射驱动靶丸内爆点火,在物理工具链上与激光路线具有一致性,但在电能到辐射能转换效率、驱动能量规模扩展和辐射场对称性方面具有优势。报告称,该路线有望实现更高驱动效率,并在二维、三维对称性控制上具备天然优势,实验终态产额和特征时间与一维理论预测的符合度也相对较高。 从点火走向发电,报告归纳出四项核心挑战:一是增益仍不足,单纯点火并不等于具备发电能力,必须显著提高燃料燃烧份额和系统净增益;二是氚自持难度大,循环中的氚损失、增殖能力以及高温条件下的渗透和逃逸都可能影响燃料闭合循环;三是材料耐中子辐照能力不足,未来装置对年辐照损伤的要求远高于现有材料普遍水平;四是必须实现从单次聚变实验向重复频率运行转变,这对驱动器寿命、换靶机构、可靠性和系统集成提出了更高要求。 报告强调,评价聚变发电潜力不能只看能量增益Q值,还要关注“燃耗”,即投入燃料中真正发生聚变反应的比例。发电系统最终关心的是加入多少燃料、烧掉多少燃料以及由此可转化为电能的有效份额。历史装置的燃耗通常较低,而能源化装置需要向更高燃耗水平迈进。通过点火区与主燃区分层设计,点火区释放的能量可进一步点燃更大质量的主燃料区,从而带来从点火到燃烧的增益跃迁。 针对上述挑战,报告提出Z箍缩驱动聚变混合堆的总体构型:由约50至60兆安级脉冲功率驱动器点燃氘氚靶,释放出的中子进入包层并与“深次临界”系统耦合,实现能量放大与发电,同时通过氚回收和燃料循环维持运行,再由换靶机构支撑重复工作。该方案试图通过多区燃料靶设计和包层能量放大提高增益,通过高氚增殖比和高回收率实现氚自持,并通过结构设计降低第一壁辐照,而不是单纯依赖尚未成熟的“超级材料”。 在高增益路径方面,报告提出“能源靶”多区燃料设计,利用点火区能量驱动更大范围燃料压缩和燃烧,使增益有望进一步提升,并增强系统对不稳定性和驱动误差的容忍度。深次临界包层则被视为该混合堆构型的关键部分,可提供次临界安全特性,稳定实现较高氚增殖比,并带来额外能量放大。按照设想,系统级“电到电”净增益将结合驱动效率和发电效率综合计算,目标是提高上网电比例,形成面向百万千瓦级电站的完整指标体系。 连续运行和工程化能力是该路线能否走向电站的关键。报告称,单次脉冲功率技术已有较好基础,下一步重点在于重复脉冲器件寿命、模块化工程验证和换靶系统集成。目前相关寿命验证已达到百万次级,未来目标是提升至千万次级,使反应堆在启停后可实现约三年免维护连续运行。换靶节拍方面,方案提出约10秒一次的目标,相关设计评估显示有望做到9秒以内,从而为运行调控留出余量。 在氚工程和材料寿命方面,报告提出通过高燃耗、较高氚增殖比和高“中子包覆率”提高氚产额,并通过改变氚在系统中的存在形态和回收路径,降低高温环境下的渗透损耗。材料方面,方案不把突破口完全寄托于新材料,而是通过结构布局和距离效应降低第一壁中子通量,将年辐照损伤指标降至接近现有热堆水平,以支撑30年以上寿命目标。按照规划,相关团队希望在2028年前后建成实验堆开展关键技术验证,2030年前后实现点火验证,并在此后3至4年推进百万千瓦级示范堆建设。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,中国工程物理研究院材料研究所科技委副主任陈长安在深圳核博会核聚变论坛发表《聚变堆氘氚技术研究进展》主旨报告。 报告围绕聚变能源中不可或缺的核燃料氚,系统介绍了磁约束/惯性约束等聚变路径下氚燃料循环的需求、难点与“氚自持(增殖比)”目标。内容重点强调氚的稀缺与放射性带来的工程安全挑战,提出三级包容、实时监测与气氛/水体系除氚等关键技术路线,并展示我国在内外燃料循环、阻氚涂层、喷淋洗脱与含氚水处理等方面的工程化进展与后续工作建议。 关键点: 1. 报告引入:聚变堆与聚变能源中的氚循环主题(00:00) 主持人介绍报告人及主题为“聚变堆和聚变能源中的氚循环技术”。报告人说明将从多个方面汇报我国在聚变能源氚技术与氚循环工程方面的工作。 2. 氚作为聚变燃料的重要性与聚变实现路径概述(01:00) 指出氘-氚反应在现阶段最易点火、能量释放高,是当前最现实的可控聚变燃料方案,并概述磁约束、惯性约束及磁惯性约束等路线及其基本原理与工程特点。 3. 氚的物理化学与放射性特性、健康风险与来源稀缺(03:12) 介绍氚是氢同位素,易燃、易渗透扩散且具有放射性(半衰期约12.3年)。外照射影响相对有限,但易进入体内循环,尤其转化为氚化水后可参与代谢,风险显著增大;天然来源分散难以利用,主要依赖锂-6俘获中子或重水堆副产提取,导致氚极其稀缺且成本高昂。 4. 氚工厂工程共性与安全:三级包容、监测与材料相容性(05:15) 阐述氚处理涉及分离提纯、储存供给、增压与分析等“氢同位素工业”共性环节,但因氚易逃逸且放射性带来环境与人员风险,必须实施多级(三级/房中房)包容、实时监测异常释放,并对排放气体进行除氚达标后再排放。同时强调低漏率材料、氚相容性、氚致材料损伤(如氦生成导致脆化/性能下降)等工程约束。 5. 氚循环关键挑战:巨大吞吐量、回收率与氚自持(增殖比)(09:02) 对比磁约束气体燃料与惯性约束脉冲固体靶工况差异:前者需要公斤级库存与每小时公斤级吞吐,后者爆后杂质多、粉尘多且氚浓度低。由于燃耗比例往往仅百分之几甚至更低,大量未燃氘氚必须高效回收;提出“氚自持”要求通过包层含锂材料增殖氚实现自主供应,需高回收率与足够增殖比(通常需大于约1.1以补偿滞留与衰变等损失),并在大吞吐量下严控环境排放。 6. 聚变堆氚系统总体:内循环、外循环与安全包容三大系统(11:54) 通过示意讲解聚变装置中加料、抽排与氘氚回收分离构成的内燃料循环;包层吸收中子产生新氚并提取回收构成外循环;同时配置气氛监测、除氚与事故工况应急封闭等安全包容系统。说明路线图需匹配未来聚变发电装置运行节奏。 7. 我国氚工厂研发体系与概念设计推进(14:27) 介绍加入国际计划后我国氚工厂技术由相对落后走向前列,形成内循环、外循环、安全材料与设备等十余项研发任务并投入超过十亿元。完成从2015初步概念到2022更新完善的详细概念设计,对吞吐量、功率匹配与排放控制等给出系统化方案。 8. 内外燃料循环工艺流程演示与关键指标(15:50) 内循环:从排气端出来的氢同位素与杂质,经钯合金膜提取回收氘氚,再进行同位素分离,并用金属氢化物材料实现暂存与供给。外循环:包层产氚通过吹扫载出,结合低温与常温的除氚/转化处理,将不同形态氚(气态/水态)转化为可分离的氢同位素后进行分离回收;强调回收率与规模指标达到国际先进并已实现全流程贯通。 9. 材料与专用设备突破:低漏率、抗氚损伤与国产化(17:50) 指出氚系统对阀门、泵、分析检测与管路材料提出极低漏率与抗氚腐蚀/抗氦脆等要求,许多装备需自主研制。报告提到与企业联合攻关实现关键器件研发制造,并推动工程化与国产化替代。 10. 惯性约束聚变(ICF)内循环的特殊难题与处理思路(18:40) 说明ICF爆后排气含大量粉尘、杂质种类多且氚浓度低,导致内循环处理更具挑战,国内布局相对不足。提出先过滤粉尘,再采用催化氧化将氢同位素相关组分转化为水,再通过分解/电解转回氢同位素并进行同位素分离的总体路线;同时对某些膜分离+储氢材料方案的可靠性与纯度风险提出质疑。 11. 壁材料氚滞留与去除:烘烤/清洗与工程化挑战(20:56) 讨论第一壁/钨等材料中氚的渗透与深层滞留问题:停堆状态下需要将滞留氚释放并回收。指出钨中释放可能需要较高温度(数百摄氏度)并存在工程实现难度;极光热解吸效率与潜在影响仍需验证。也提到对某些结构材料,较低温度即可高效释放氚,相关方案将进一步考核。 12. 阻氚渗透涂层:氧化铝膜方案与产业化进展(23:10) 为降低氚渗透扩散,介绍采用离子液体电沉积铝并选择性氧化形成氧化铝膜的阻氚涂层,可使氚渗透降低数个量级,虽在氚辐照/腐蚀环境下性能略有下降但仍保持显著阻隔效果。并说明该技术已建设产线实现批量化能力,可用于聚变装置大量氚燃料输送管道。 13. 安全包容系统的气氛除氚:喷淋洗脱替代分子筛(25:44) 介绍气氛除氚传统“分子筛吸附水蒸气”存在再生、穿透泄漏风险与废物产生等问题。提出并展示喷淋洗脱技术:以洁净水与含氚水蒸气逆流交换,将氚化水蒸气高效洗脱下来,不增加新的固体废物;我国将处理规模从国际数百立方米/小时提升到约1500立方米/小时水平。 14. 含氚水(氚化水)处理:从电解路线到“先精馏后处理”的工程化方案(27:53) 指出氚化水来源包括包容系统气氛除氚产物、冷却水更换及工艺废水等,年处理量可达数百立方米。传统“电解+催化交换+低温富集”路线可靠性不足已被国际上逐步淘汰;提出与国际类似的改进路线:先对氚化水进行精馏富集到一定程度,再结合后续电解/催化交换/低温等步骤实现高效除氚。 15. 精馏去氚技术示范与能耗评估(含福岛类比)(29:46) 介绍自主建设的含氚水精馏装置,可在10–20公斤/小时处理量下实现高去污因子(最高约2.6万量级),并可通过热泵等方式降低能耗;同时以福岛核电站含氚水处置难题作类比,强调该路线在经济性与规模化方面的潜力。 16. 总体结论与下一步建议:放大验证、工程化国产化、ICF预研与人才建设(31:35) 总结我国在氚包容与除氚(喷淋洗脱、催化转化等)及含氚水处理(精馏等)方面达到国际领先并具备工程化能力,同时展示正在承担的装置氚工厂系统设计中安全包容占比很高。建议下一步依托现有平台开展大规模氚循环验证以提升工程可靠性与经济性,推进专用设备与材料全面工程化国产化;对ICF内循环粉尘/低浓度氚处理开展更强预研,并加强人才队伍建设。 时间线: 00:00 - 开场与报告主题引入:聚变能源氚循环技术报告开始 01:00 - 氚燃料重要性与聚变路线(磁约束/惯性约束/磁惯性)基本原理概述 03:12 - 氚的性质、放射性与健康风险;氚来源、人工制备方式与高成本问题 05:15 - 氚工厂工程与安全框架:三级包容、监测、材料相容性与排放控制要求 09:02 - 氚循环核心挑战:巨大吞吐量、低燃耗导致高回收需求、氚自持与增殖比目标 11:54 - 聚变堆氚系统总图:内循环、外循环与安全包容三大系统及其协同 14:27 - 我国研发与工程设计推进:项目投入、概念设计迭代、全流程演示与先进指标 18:40 - 面向ICF的特殊工况:粉尘与多杂质、低氚浓度带来的内循环工艺挑战与思路 20:56 - 材料问题专题:壁材料氚滞留去除、工程化加热/清洗方案与不确定性 23:10 - 关键技术进展:阻氚渗透涂层效果验证与批量化产线建设 25:44 - 安全包容除氚技术升级:喷淋洗脱替代分子筛并实现更大规模处理 27:53 - 含氚水处理路线:先精馏富集再组合工艺;精馏示范装置与能耗/成本评估 31:35 - 总结与建议:放大验证、装备材料国产化、ICF预研加强与人才队伍建设 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 聚变能源走向工程化:氚循环与“氚工厂”成为关键支撑 在可控核聚变走向工程应用的过程中,氚被视为最关键的燃料之一。氘氚聚变反应释放能量高、点火条件相对更容易,也是目前最接近工程实现的聚变路线。然而,氚在自然界中极其稀少,难以直接获取,工程需求主要依赖人工生产,包括利用锂-6产氚以及从重水堆副产物中提取。由于供应有限,氚的成本非常高,克级价格可达百万量级,这使得聚变堆必须建立高效、闭合、安全的氚循环体系。 氚作为氢的放射性同位素,物理化学性质与氢相近,具有易燃、易扩散、易渗透等特点。它的半衰期约为12.3年,通过β衰变释放辐射,外照射危害相对较小,但一旦进入人体,尤其是转化为氚化水后参与代谢循环,内照射风险会显著增加。因此,氚处理系统的核心要求,是尽可能把氚限制在应在的位置,避免向环境和人员活动区域释放。 在聚变装置中,氚循环的规模和复杂度远高于普通氢同位素工业。磁约束聚变通常在真空室内以气体燃料持续燃烧,未燃烧的氘氚燃料需要被快速抽取、净化、分离并重新供给,循环吞吐量可能达到小时公斤级。惯性约束聚变则采用固体靶脉冲燃烧,爆后会产生大量气溶胶、粉尘和复杂杂质,同时燃耗比例往往较低,大量未燃氘氚也必须快速回收。这些差异决定了不同聚变路线需要各具特点的氚循环方案。 “氚自持”是未来聚变堆必须实现的目标之一,即聚变装置不依赖外部持续供氚,而是通过包层中的含锂材料在中子作用下产生新氚,并补偿燃烧消耗。实现这一目标需要足够高的氚增殖比,工程上通常强调大于1.1并尽可能更高,同时还要控制氚在材料、管路和系统中的滞留损失,以及氚衰变造成的库存衰减。只有增殖、回收、净化和再供给形成闭环,聚变堆才具备长期稳定运行的基础。 以磁约束聚变为例,氚工厂一般包括内燃料循环、外燃料循环和安全包容系统三大部分。内循环负责从真空室排出废气,回收未燃氘氚,去除杂质,并通过同位素分离获得可再次使用的氚燃料;随后再利用金属氢化物等储氢和供氢技术,实现燃料缓冲与稳态供给。外循环则围绕包层产氚展开,中子与含锂材料作用产生氚并释放热量,产出的氚经过提取、转化和分离后并入燃料系统。安全包容系统贯穿全部流程,承担气氛监测、除氚净化、异常泄漏封闭和受控排放等任务。 我国围绕聚变堆氚工厂已开展多年研发,相关概念设计经历了从2015年初步方案到2022年更详细方案的迭代,逐步明确了系统吞吐量、排放控制和安全边界等工程指标。目前,内外循环全流程演示系统主要以氢、氘及示踪方式进行模拟,部分环节使用氚验证。内循环侧重合金膜回收、同位素分离、储存与再供给;外循环则包括吹扫携带、低温或常温净化回收、转化和同位素分离等环节。对于新型分离和处理工艺,研发团队在关注效率与成本优化的同时,也保持审慎态度,强调进一步考核验证。 氚工厂的工程化还依赖关键材料、专用设备和检测技术突破。阀门、泵、管路等部件必须具备极低漏率和良好的抗氚劣化能力,分析检测与工艺监控设备则直接关系到系统运行和安全合规。氚与材料相互作用还会带来复杂问题,例如氚和氢同位素的吸附、渗透、滞留,以及氚衰变产生氦后可能引发的氦脆风险。针对第一壁和结构材料中的氚滞留,烘烤解析、等离子体处理、光热处理等方法仍需进一步工程验证;阻氚透层技术则已取得进展,例如通过铝沉积和选择性氧化形成氧化铝膜,可将氚渗透降低2至3个数量级,并已推进到生产线能力建设阶段。 氚安全系统同样是氚工厂中占比很高的部分。传统分子筛吸附存在饱和状态难预测、再生困难、废物量增加和旁路风险等问题,喷淋洗脱技术则通过逆流洗涤捕集氚化水蒸气,有助于减少固体废物并提升规模化处理能力。氚化水主要来自包容系统产物、冷却水更换和工艺废水等,未来处理规模可能达到年百立方米量级。工艺路线也在从直接电解转向“先精馏富集,再交换、电解或低温处理”的组合方案,以兼顾处理能力、去污效果和能耗控制。随着聚变工程逐步放大,大规模氚循环验证、关键设备国产化、惯性约束内循环预研以及跨学科人才队伍建设,将成为氚工厂迈向实际应用的重要支撑。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,安徽省聚变产业联合会副秘书长李阳在深圳核博会核聚变论坛发表《合肥聚变研究进展及产业链建设情况》主旨报告。 报告围绕核聚变装置与工程的最新进展展开,重点介绍了全超导托卡马克装置实现“亿度千秒”稳态运行、相关装置改造升级,以及参与国际大科学工程任务交付与合作的情况。随后说明安徽省核聚变产业联合会的定位与工作机制,通过工作组、产学研协同、人才培养、融资对接与科普宣传等方式补齐产业链短板,并展示超导、太赫兹、低温等技术从大科学装置走向医疗、安检与工业等应用的成果转化路径。 关键点: 1. 报告开场与内容结构:研究进展、产业服务与业务概览(00:00) 报告人代表安徽省核聚变产业联合会进行交流汇报,说明报告分三部分:一是核聚变相关研究与装置进展;二是联合会面向产业的服务与生态建设;三是结合自身长期从事“成果转化”的经验,分享在核聚变领域做的产业化与转化探索。 2. 我国托卡马克装置发展脉络与关键设施布局(01:09) 回顾从上世纪70年代“两条腿走路”方针下的多代托卡马克装置建设与运行历程:从常规装置到引进装置后的超导托卡马克运行调试,再到1998年立项建设我国自主的全超导托卡马克装置(现仍在运行)。同时承担核聚变主机关键系统综合研究设施,围绕下一代关键部件与系统开展研制,并参与国内外多项装置任务。 3. 全超导托卡马克里程碑与后续升级计划(02:14) 介绍“EAST(文中称‘意思’)”年度重大成果:1月20日实现“亿度千秒”稳态运行,并入选重大科技成果。当前装置正进行新一轮改造,重点升级加热系统与水冷系统,计划在明年年初开展新一轮实验以支撑后续物理与工程验证工作。 4. 参与国际大科学工程任务:交付、合同与合作推进(02:53) 说明我国作为国际大科学工程可靠伙伴,相关任务实现高质量交付;团队在一段时间内陆续完成产品交付、新合同签订与联合研制(如传热系统、真空室相关合同、窗口集成等),并与多家合作伙伴协同推进,持续为国际合作项目贡献中国力量。 5. 关键工程项目建设与对外服务:多子系统交付验收(04:32) 介绍某大型综合项目计划于明年全面建成,19个子系统在今年迎来密集交付节点,包括加速器/装置投入使用、射频与高温电缆等交付验收,以及离子回旋加热、遥操作机器人、偏滤器原型部件、线圈盒等大型部件陆续交付。园区厂房同步建设与调试,并提供对外测试服务,部分系统已面向社会开放,欢迎联合研究合作。 6. 紧凑型燃烧实验装置(BEST)总装推进与工程挑战(05:42) 介绍BEST装置年度两个重要节点:5月1日启动总装工程;10月1日约400吨杜瓦顺利入坑并正式落位,标志全面总装进入关键阶段。期间完成电源验收、吊装、线圈盒等交付,工程按计划稳步推进;同时强调装置与园区同步交叉施工,大型装置工程建设与总装调试本身是重大挑战,需要持续攻关与经验积累。 7. 设立基金与转向产业侧重点:人才、技术、金融与应用协同(07:50) 说明面向博士与博士后设立相关基金并由院士指导,推动研究储备。随后强调本次更侧重“产业端”介绍:核聚变商业化仍面临人才、关键技术突破、金融赋能与产业应用等短板,需要联合研究与联合开发来补足。 8. 安徽省核聚变产业联合会成立与定位:打造一体化产业生态(08:37) 联合会于2023年11月发起,后在安徽省民政部门正式注册,定位为服务型平台,目标是推动核聚变商业化进程,构建“原始创新—工程开发—产业应用—金融赋能”一体化生态。会员覆盖科研院所、企业与金融等支撑机构,规模达200余家,联合推动新技术开发与产业协同。 9. 工作组机制与供应链能力建设:磁体材料、结构容器与工程需求(10:08) 联合会设立约10个工作组,围绕部件/系统进行分工与协作,并计划加强工程建设、总装安装调试与运行维护等方向的组织研讨。重点介绍磁体工作组:覆盖从材料、部件到加工制造全链条,推动面向需求的材料研发与供应链升级(如研发并注册相关钢材牌号与商标),并通过金属实验室与供应商协作解决技术问题,推动产品迭代与商业化落地。 10. 机器人与远程维护方向:面向辐照与重载场景的系统验证(13:22) 介绍机器人工作组推进情况:核聚变装置在燃烧/辐照环境下需要减少人工直接接触,因此需要耐辐照、重载机器人及运输/屏蔽系统。合肥实验室建设了真空室比例验证环境,用于模拟包层等部件安装后的机器人调出运行与安全维护验证。 11. 产学研合作、人才培养与关键技术联合攻关(14:14) 联合会发挥平台与产学研优势,与多所高校组织产学合作,并通过高等研究院定向委托/联合培养研究生,为核聚变领域补充人才。围绕关键技术问题,推动与企业共建联合实验室开展检测与工程化攻关,形成可持续的技术与人才供给。 12. 金融赋能与治理研讨:融资对接与理事会机制(15:18) 在资本市场关注度提升背景下,联合会组织会员企业开展融资对接与路演活动,邀请投资人参与,支持产业链企业获得资金与资源。并通过理事会研讨下一步发展方向与存在问题,在更大范围内交流碰撞、推动问题解决。 13. 科普宣传与公众参与:扩大认知、加快商业化步伐(16:05) 联合会通过公众号与活动开展科普与宣传,解释“核聚变是什么、何时商用、还有哪些路要走”,以吸引更多关注与参与,促进问题解决与进程加速。同时参加成果转化交易会、制造业大会等活动,联合合作伙伴布展与讲解,提升产业影响力。 14. 成果转化逻辑与典型案例:从装置需求走向多领域应用(17:14) 提出两类较成功的成果转化路径:一是面向市场需求的转化;二是源自装置“必须攻克”的关键技术转化(技术指标明确、验证充分、成熟度高)。举例说明超导、低温、加速器、远程维护等技术在运行验证后更具产业化底气,可进一步向氢能、医学(同位素制药、治疗系统)、机器人维护等方向延伸;强调大科学装置的优势在于多学科团队集成与长期协作形成的系统工程能力。 15. 转化不易但可持续:科学家与企业家长期协作的价值(20:40) 以长期合作故事说明成果转化背后周期长、难度大,需要科学家与企业家长期互信与支持,才能形成可持续企业与产品化能力(如相关企业发展并上市)。强调从装置沉淀的核心技术能够持续拓展场景,形成可见收益反哺核聚变长期事业。 16. 太赫兹与低温技术的产业化延展:安检、成像、通信与柔性并网(21:41) 介绍太赫兹测量/成像技术在机场、地铁安检与工业检测等应用探索,并向器件、通信及医疗成像方向推进;同时将低温等相关技术延展到新的工程化场景(如柔性“合成”与稳定输出的技术路径),以解决离散能源难以上网等问题,强调仍需持续交流、开发与寻找应用场景。 17. 结语与合作邀请:持续交流、共享资讯与共同推进(23:36) 报告最后感谢主办方提供交流机会,并邀请各方通过联合会平台与公众号获取行业资讯、进展与科普内容,期待与专家和合作伙伴开展更深入交流,共同推动核聚变技术进展、产业生态建设与成果转化落地。 时间线: 00:00 - 开场致谢并说明报告结构:研究进展、联合会产业服务/生态建设、业务与成果转化经验分享。 01:09 - 回顾我国托卡马克装置发展与关键设施布局,说明承担关键系统综合研究设施及国内外合作参与情况。 02:14 - 介绍全超导托卡马克(EAST)“亿度千秒”成果与改造升级计划,并概述国际大科学工程任务交付与合作推进。 04:32 - 大型工程项目进入密集交付验收阶段,园区建设与装置调试并行,部分系统对外开放提供测试与联合研究服务。 05:42 - BEST装置总装工程启动、重型杜瓦落位等关键节点完成,工程按计划推进并强调大型工程建设挑战。 07:50 - 基金与科研支持工作介绍后,转入产业侧重点:指出人才、技术突破、金融赋能、产业应用等短板。 08:37 - 安徽省核聚变产业联合会成立、注册与目标定位,构建“创新—工程—产业—金融”一体化生态与会员体系。 10:08 - 工作组机制运行与扩展:磁体材料与供应链升级、结构容器研讨、工程组筹划;推进机器人耐辐照重载与验证平台建设。 14:14 - 产学研协同与人才培养、联合实验室攻关;组织融资对接与治理研讨;开展科普宣传与展会展示提升公众参与。 17:14 - 系统阐述成果转化路径与案例:装置需求驱动的成熟技术外溢到氢能、医疗、安检、工业检测与并网等多场景,并以长期合作故事强调转化周期与生态重要性。 23:36 - 总结致谢并发出合作邀请:通过平台与公众号持续交流,共同推动核聚变研究、产业生态与商业化进程。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 安徽聚变产业生态加速成形,EAST、CRAFT与BEST等工程取得阶段性进展 安徽省聚变产业联合会近日围绕可控核聚变研究进展、产业服务体系建设及成果转化情况作专题汇报。报告显示,我国聚变研究已形成从托卡马克装置建设、关键系统研制到产业生态培育的系统化推进格局,相关工作正围绕EAST全超导托卡马克、ITER国际合作任务、CRAFT综合研究设施以及BEST紧凑型聚变燃烧实验装置等重点方向持续展开。 在聚变装置能力建设方面,我国已完成从常规托卡马克装置、引进装置到自主全超导托卡马克平台的多代演进,并围绕下一代聚变堆关键部件和系统开展研制。EAST近年来实现“千秒级稳态运行”等关键突破,并入选中关村重大科技成果。目前,EAST正在推进新一轮升级改造,重点包括加热系统和水冷系统等,计划明年开展新的实验任务,为后续聚变工程验证提供支撑。 在国际合作方面,围绕ITER相关任务,我国团队按期、高质量完成多项交付并签订相关合同,展示了作为国际大科学工程“可靠合作伙伴”的能力。相关单位还联合哈电集团等国内企业,推进传热、真空、窗口集成等关键系统的研制、集成与交付,进一步提升国内产业链参与国际聚变工程的能力。 CRAFT综合研究设施建设正进入关键节点,目标是在明年全面建成。该设施的19个子系统正陆续进入交付阶段,其中部分加速器及相关装置已投入使用,高温超导电流引线等设备完成交付验收,离子回旋加热、遥操作机器人等系统也在持续推进。与此同时,园区与厂房建设、调试工作同步进行,部分系统已逐步具备对外测试服务和联合研究条件,并向公众开放展示。 BEST紧凑型聚变燃烧实验装置总装工程也取得重要进展。今年5月,该装置启动总装;10月,400吨杜瓦顺利入坑落位,标志着工程进入全面总装阶段。配套方面,电源系统、真空室、线圈盒等关键部件陆续完成验收与交付,园区工程建设与装置交叉施工并行推进。BEST的定位是补足现有装置在燃烧实验能力上的短板,面向聚变燃烧关键科学与工程问题开展验证。 产业生态建设方面,安徽省聚变产业联合会由2023年11月发起的产业联盟发展而来,并于2025年6月经安徽省民政厅正式批复注册为社会组织。联合会目标是推动聚变商业化进程,打造涵盖“原始创新—工程开发—产业应用—金融赋能”的一体化产业生态平台。目前,联合会会员约200余家,覆盖科研院所、企业、金融机构及其他支撑单位,主要包括早期参与大科学工程建设的企业以及近年来进入聚变工程领域的产业链主体。 围绕关键部件和系统能力建设,联合会设立了10个工作组,推动分工协作和跨领域协同。磁体工作组聚焦材料、部件和制造全链条,推动高性能钢材、供应链能力和金属材料联合实验室建设;结构与容器工作组围绕真空室、冷屏、杜瓦等部件的制造、集成与工程问题开展研讨;机器人工作组面向燃烧与高辐照环境需求,推进耐辐照、重载、远程维护机器人研发,并建设“1/8真空室”模拟平台,用于包层等部件装配后的机器人调出、运行和安全维护验证。 联合会还在产学研协同、人才培养和金融赋能方面持续发力。其与哈尔滨工业大学、合肥工业大学等高校开展合作,并通过安徽省高等研究院等渠道探索定向委托和联合培养研究生,以缓解聚变领域人才不足问题。同时,联合会组织融资对接路演,邀请投资机构与产业链企业交流,推动金融资源与聚变产业项目衔接;通过理事会研讨、行业会议、科普宣传和展会展示等方式,提升产业协同效率和公众认知度。 在成果转化方面,报告将“大科学装置技术外溢”作为主线,梳理了市场需求牵引型和装置需求驱动型两类路径。超导与低温技术已向氢能、氦氢相关方向及合成氨等工艺研究拓展;加速器相关技术正在重离子、同位素等医疗和产业应用中探索系统集成方案;太赫兹测量与成像能力则推广至机场、地铁安检和无损检测等场景,并延伸至器件、通信和医疗表面成像等方向。此外,偏滤器等关键部件技术、等离子体和电磁相关技术也正与企业联合开发,逐步形成工程化和企业化推进能力。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,中国国际核聚变能源计划执行中心研究与专项处处长吴姝琴在深圳核博会核聚变论坛发表《中国参与ITER进展》主旨报告。 报告围绕核聚变能的战略意义与技术路径,重点介绍了以磁约束托卡马克为主流路线的国际热核聚变实验堆(ITER)计划的目标、组织机制、规模参数与最新进展。随后梳理中国参与ITER的里程碑与实物/现金贡献、人才输送及对国内聚变研发能力提升的带动作用,并分析聚变发展升温的驱动因素与仍需攻关的关键科学工程难题,强调在高期待下保持战略定力、稳步推进。 关键点: 1. 核聚变能源价值与主流技术路线:磁约束托卡马克(01:00) 报告指出核聚变能具备资源丰富、环境友好、安全性高等优势,是未来理想清洁能源并关乎国家能源安全与战略竞争。实现聚变的约束途径包括引力约束、惯性约束与磁约束,其中磁约束可实现长脉冲运行;在多种路径中,研究最广泛、发展最成熟的是磁约束托卡马克。上世纪90年代TFTR、JET、JT-60等装置验证了科学可行性;依据IEA数据,全球聚变装置总数约174台,托卡马克约79台(约45%),形成“最有希望率先实现聚变能应用”的国际共识。 2. ITER计划概览:成员、目标、历史进程与工程规模(03:00) 介绍ITER(意为“道路”,寓意通向新能源之路)作为中国以平等身份参加的首个国际大科学工程计划,成员包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方,覆盖全球约50%人口与80%GDP。目标是在法国南部建造世界首座电站级聚变实验堆,验证聚变发电的科学与工程可行性。回顾历史:1985年倡议、1988-1990概念设计、随后工程设计推进;1998年美国曾退出,2001年重启谈判,2006年七方签署联合实施协定、2007年ITER组织成立。并给出规模参数与复杂度:聚变功率500MW、聚变增益≥10、持续燃烧约500秒;装置高约30米、直径约28米,关键部件用钢量、超导磁体线圈规模巨大,接口多、周期长、管理复杂,被认为是人类建造的最复杂装置之一。 3. ITER实施机制与进展:出资比例、实物贡献、管理架构与里程碑调整(06:53) ITER采取“七方共同出资出力出人”的模式:欧盟份额约45%,其他各方(含中国)约9%左右;部件与系统按比例以“实物贡献”在各成员国内研制后运至法国现场集成,同时各方缴纳现金贡献用于组织运转与直接采购。治理架构上,理事会为最高决策机构,由七方政府代表组成;ITER总部负责设计、集成建造、安装测试与运行,各方在国内设立执行机构承担细化设计、制造交付与协助安装并参与后续实验。通过“采购安排/包件协议”(含管理、技术、交付、知识产权等要求)落实任务分工。项目已从设计制造进入工程安装阶段,2020年启动重大工程安装;受地震、福岛事件、新冠等影响进度多次调整,最新基准提出2034年启动首轮研究运行、2039年开展第一阶段燃烧实验;同时强调2024年以来进度与成本得到更有效控制,部件交付与现场安装施工稳步推进。 4. ITER的示范价值与问题反思:技术攻关、管理经验与多边决策效率(12:22) 报告认为ITER虽经历波折,但在建造过程中攻克多项关键技术、完成关键部件研制,积累的设计成果、工程经验与管理理念可为下一代聚变堆建设提供重要参考。同时指出问题与教训:早期设计对核安全要求考虑不足、部分设计不合理、部分技术要求前期验证不充分且不够明确,导致实施中设计频繁变更、接口难以固化并引发工期延期;对集成安装难度与精度要求曾被低估。多边合作机制方面,重大决策需各方协商一致,“有民主但缺集中”,导致决策效率偏低;这些经验可为后续大型工程管理提供借鉴。 5. 中国参与ITER与带动国内聚变发展:里程碑、贡献交付、人才与产业外溢(15:12) 回顾中国核聚变研发自上世纪50年代起步,与国际基本同步,加入ITER后实现快速提升并跻身国际前列。中国参与里程碑包括:2003年加入谈判、2006年签署协定、2007年批准协定并设立专项、2008年国内执行中心挂牌。专项分国际部分与国内配套:前者支持参与治理、实物与现金贡献及国际合作;后者支持前沿基础研究、关键技术消化吸收、国内装置能力提升与人才培养。贡献方面,中国承担175个包件中的18个(约10%),组织科研院所、高校与龙头企业研制交付;截至目前总体完成率超过80%,并积极竞标现金采购合同(已签署超过120个),中方牵头联合体承担现场装配任务进展顺利并显著改善现场进度。人才方面,ITER组织约1094名正式职员,中方约100人;同时国内在专项支持下部署约270个项目,装置运行与关键技术(磁体电源、低温/高温超导、长脉冲运行等)取得突破,产业链与衍生应用扩展至医疗、工业检测、新材料、食品药品、航天等领域,体现“既是参与者、贡献者,也是获益者”。 6. 核聚变发展态势与挑战:需求牵引、技术突破、资本进入、地缘政治与关键难题(22:26) 报告总结近年聚变升温的驱动因素:其一,气候变化与能源压力、AI算力增长带来的清洁能源需求牵引;其二,关键技术突破推动(如美国装置实现聚变能量输出大于输入并多次点火、JET刷新能量输出记录、MIT高温超导磁体达20T、国内长脉冲运行刷新纪录),使“聚变永远50年”的观感出现转变;其三,市场与社会资本驱动,全球私营聚变公司数量与投资额显著增长;其四,地缘政治影响增强,聚变成为国际竞赛热点,各国在参与ITER同时纷纷出台路线图,力争率先实现聚变发电。报告也提醒保持清醒:聚变正从科学研究走向工程实践,但要实现发电仍需解决稳态自持燃烧、高耐辐照材料、氚自持等基础性难题,以及高效能量提取、高可用性运维与监管体系建设;国内聚变人才规模仍偏小,需要长期投入与稳扎稳打,巩固优势、补齐短板。 时间线: 00:00 - 会议开场与报告引入:介绍由相关负责人作中国参与ITER计划进展报告。 01:00 - 阐释核聚变能战略价值与实现路径,强调磁约束托卡马克的主流地位与国际共识。 03:00 - 系统介绍ITER计划:成员构成、目标定位、发展历程、装置参数规模与工程复杂性。 06:53 - 讲解ITER实施与治理机制:出资比例、实物与现金贡献方式、管理架构、包件协议与最新进度基准。 12:22 - 总结ITER示范意义并反思问题:核安全与设计变更、集成安装难度、以及多边决策效率带来的影响与借鉴。 15:12 - 聚焦中国参与ITER与国内配套专项:里程碑、18项实物贡献交付、合同竞标、人才输送、装置突破与产业外溢。 22:26 - 分析全球聚变发展态势与政策环境:需求、技术、资本与地缘政治驱动并存,同时提出关键科学工程难题、监管与人才短板,呼吁保持战略定力稳步推进。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 中国深度参与ITER计划,核聚变研发进入加速期 核聚变被视为未来最具潜力的清洁能源之一,因其燃料资源丰富、环境友好、安全性较高,被认为是保障国家能源安全和推动能源结构转型的重要方向。目前实现核聚变主要有三类技术路线:以太阳发光发热为代表的引力约束,利用短脉冲和高能量密度实现反应的惯性约束,以及通过强磁场约束高温等离子体、支持长脉冲运行的磁约束。全球范围内,磁约束托卡马克路线已成为主流方向,TFTR、JET、JT-60等装置验证了其科学可行性,而ITER计划则进一步面向科学与工程可行性的综合验证。 ITER意为“道路”,源自拉丁语,寓意通向新能源之路。该计划是中国以平等身份参与的首个国际大科学工程,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同参与,目标是在法国南部建设一座电站级实验堆,探索和平利用聚变发电的科学与工程技术可行性。ITER装置计划实现500兆瓦聚变功率、聚变增益不低于10,并维持500秒持续燃烧,其规模和复杂性使其被认为是人类尝试建造的最复杂装置之一。 ITER计划的国际合作可追溯至1985年日内瓦峰会倡议。1988年至1990年完成概念设计后,项目进入工程设计和关键技术预研阶段。1998年美国曾退出,2001年启动谈判,2003年中国和美国加入谈判,随后韩国、印度加入。2006年七方签署联合实施协定,2007年ITER组织正式成立。受地震、福岛核事故、新冠疫情等因素影响,项目进度曾多次推迟;最新基准显示,ITER计划于2034年启动首轮研究运行,2039年开展第一阶段燃烧实验。自2024年以来,项目在进度和成本控制方面有所改善,多项里程碑按期完成。 从工程组织看,ITER采用成员方“实物贡献”为主的建设模式。欧盟承担约45%的贡献,其余各方各承担约9%,相关部件由各成员方在本国研制后运至现场集成,同时各方还需缴纳年度现金贡献,用于组织运营和现金采购。ITER理事会是最高决策机构,ITER组织负责设计、集成建造、安装测试和运行,各成员方则设立国内执行机构,承担细化设计、制造交付以及协助安装和实验等任务。项目共设175个采购安排包件,中国承担18个,约占总量的10%。 作为超大型国际工程,ITER也暴露出多方面挑战。早期设计对核安全问题考虑不足,部分设计不够合理,技术要求验证不足且表述不够明确,导致后续变更频繁、接口难以固化。同时,项目低估了集成安装难度和加工精度要求,增加了工期压力与实施风险。多边协商一致的决策机制也在一定程度上影响效率。相关经验为后续聚变工程提供了重要启示,包括强化前期核安全和工程可实现性论证,尽早稳定技术需求和接口,提升集成安装评估能力,并优化重大工程治理机制。 中国自2003年加入ITER谈判,2006年签署协定,2007年由全国人大批准协定,并经国务院批准设立ITER计划专项。2008年,中国国际核聚变能源计划执行中心挂牌成立,隶属科技部。中国参与ITER计划分为国际部分和国内配套两条线:国际部分包括参与治理、组织实物贡献研制、缴纳现金贡献和开展国际合作;国内配套则侧重前沿基础研究、关键技术消化吸收、国内装置能力提升、人才培养和关键技术攻关,并通过国家磁约束聚变能发展研究专项组织实施。 在实际执行中,中国深度参与了ITER治理和项目建设。科技部牵头参与理事会及管理咨询、科技咨询、财务审计等机制,执行层面则广泛参与各类委员会和工作会议。中国承担的18项实物贡献任务自2008年以来均已签署协议,其中7项已经完成,总体完成率超过80%。同时,中方企业和机构通过竞标获得并签署超过120个现金采购合同,中方牵头的联合体承担现场装配任务,推进顺利并显著改善了现场进度。ITER组织现有正式职员1094人,其中中方人员约100人,占比与中国贡献相当,除欧盟外位居前列,并已有中方人员担任高级管理岗位。 在国内,核聚变研发也呈现持续推进态势。自2008年以来,中国相关专项已部署270个项目,围绕聚变物理、堆工程设计、关键部件和核心技术开展系统攻关。国内两大聚变装置不断刷新运行纪录,在磁体电源、低温和高温超导、长脉冲运行等方面处于世界前列。研究院所、高校、国有企业和民营企业共同参与,逐步形成多技术路线研发平台和研究基地。相关技术还带动医疗卫生、工业检测、新材料、食品药品、航空航天等领域的衍生应用,并推动相关产业链萌芽发展。 当前,全球核聚变热潮正在多重因素推动下升温。气候变化加剧了对清洁能源的需求,人工智能算力增长带来新的能源压力,各国高质量发展也对稳定、低碳能源提出更高要求。技术层面,美国装置在2022年实现聚变输出能量大于输入能量并多次点火,欧洲JET在2024年刷新能量输出纪录,麻省理工学院高温超导磁体达到20特斯拉,国内长脉冲运行纪录也不断突破。资本方面,全球私营聚变公司数量近五年由23家增至53家,总投资由19亿美元增至97亿美元。与此同时,核聚变已成为国际竞争焦点,美国、日本、欧盟、德国和英国等均提出了面向2030年代至2040年前后的聚变发电目标,中国也在相关政策和规划中持续强化可控核聚变布局。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,江西聚变新能源有限公司首席科学家戴少涛在深圳核博会核聚变论坛发表《高温超导磁体在可控聚变应用中的发展》主旨报告。 发言人围绕高温超导(相对可在液氮环境运行)技术展开,重点介绍高温超导磁体的主流结构类型、在电网与工业场景中的示范应用进展,并强调其在未来能源系统中可能优于低温超导的应用潜力。随后进一步聚焦核聚变用超大电流、超强磁场场景,说明高温超导导体“技术揽线”的两类路线与关键指标验证,并介绍“星火一号”聚变-裂变混合堆的技术选择、商业逻辑与建设规划。整体传达的信息是:多项应用已到示范阶段,需打通产业化“最后一公里”,并以高温超导支撑面向聚变的下一代装置。 关键点: 1. 开场与报告聚焦:从全面到聚焦高温超导实体技术(00:00) 发言人感谢主持并表示会议重要性,提到前序报告已对材料与应用做了全面梳理,因此本报告选择更聚焦,重点放在高温超导相关的实体技术,尤其是高温超导磁体与其应用。 2. 高温与低温超导的定义及应用格局:能源场景逐渐成为主舞台(01:22) 从物理定义上区分低温与高温超导,并澄清所谓“高温超导”转变温度仍不高,更多指可在液氮环境运行。当前医疗与大科学工程仍以低温超导为主,但高温超导近年在能源场景(发电、输配电到用户端)逐步显现优势,相关技术与应用已大量进入示范阶段,产业化仅差“最后一公里”。 3. 高温超导磁体主流结构与电网/工业示范案例(03:45) 概述高温超导磁体主流结构类型,包括顶式、螺管式、五感结构、跑道结构、地形/地心结构等,并指出我国总体处于国际领先。给出多个代表性应用:500kV电网装置中采用直接冷却技术解决涌入电流问题;螺管结构在磁控/工业感应加热中实现批量化装备;五感结构用于纯电阻型限流器,在汕头南澳岛投运世界首台160kV超导直流纯电阻限流器并稳定运行;跑道结构多用于超导电机等。 4. 地形/地心结构的两大方向:超导储能与聚变装置线圈需求(07:56) 地形/地心结构磁体主要面向两类应用:其一是超导储能(SMES),例如与电网企业合作在中山国际开发区部署系统,用于改善电网暂态电能质量,强调其响应快、功率密度高但能量密度偏低,适合“抑制涟漪”式电能质量治理,满足芯片企业等高要求负荷;其二是面向聚变装置线圈需求,引出托卡马克路线在成熟度与商业化推进上的竞争力,并展示国内外相关项目与磁体方案。 5. 国际国内聚变磁体路线对比:高场需求推动高温超导(10:31) 列举并对比多个装置路线与进展:SPARC/CFS及后续ARC阶段推进较快;英国装置在强磁场需求下低温超导难以维持而转向高温超导,并讨论无绝缘结构在快速充放电等场景的局限;法国仿星器路线关注度较高但验证周期可能更长;国内BEST/相关团队在低温超导领域实力突出,同时在特定高场需求(如中心线圈内插高温超导线圈)下结合高温超导以实现约18.8T等级磁场。 6. 面向超大电流与超强磁场:高温超导导体“技术揽线”两类路线与验证指标(13:45) 针对以核聚变为代表的超大电流、超强磁场应用,提出“技术揽线”是最佳选项。说明低温超导CICC路线相对成熟;高温超导融入此类场景主要有两大路线可选(如CORK与CSTC/堆叠型等),团队均在推进。给出关键进展:通过相关导体与揽线方案实现约10万安培级电流传输能力,推进500米级验证以满足TF线圈导体长度要求,并计划开展缩比TF线圈验证;另一类路线强调柔性化以适配CS线圈等空间受限部位,目标同样指向百千安级能力与长长度验证。 7. 超导电缆的城市供电标杆应用:以深圳平安大厦工程为例(15:17) 补充超导电力应用案例:介绍与电网企业合作建设的城市中心区超导电缆工程(连接平安大厦与供电局地下站),在高负荷密度核心城区为重要负荷提供接近实用化的供电方式,常规线路作为备用。强调超导电缆相较聚变导体揽线对尺寸、低损耗与极高载流的要求没那么苛刻,但更强调高稳定性,低温流道与通道结构尤为关键。 8. “星火一号”装置方案:聚变-裂变混合堆路线、价值与建设规划(19:52) 介绍“星火一号”在江西南昌瑶湖科学岛建设的关键需求(电流与磁场等级等),并阐述选择聚变-裂变混合堆而非纯聚变路线的原因:以民营企业的技术、资金与周期约束为背景,混合路线兼顾关键科学问题攻关与更清晰的商业逻辑。强调两项重要价值:可实现氚增殖并具备富余产出(举例年富余约500克的量级),并利用核裂变废料U238在高能中子作用下参与反应,实现“变废为宝”及废料综合利用。最后给出装置规模参数概览、选址与推进节奏,计划在未来阶段实现发电目标并逐步走向稳定运行。 时间线: 00:00 - 开场致谢与定位报告重点:从总体综述转为聚焦高温超导实体技术。 01:22 - 解释高温/低温超导概念与现实应用格局:当前低温主导,但高温超导在能源全链条场景优势上升,应用走向示范与产业化。 03:45 - 梳理高温超导磁体结构谱系(顶式、螺管、五感、跑道、地形/地心等)并结合电网与工业应用案例说明落地路径。 07:56 - 聚焦两类关键方向:超导储能改善电能质量,以及面向聚变线圈需求引出装置路线与磁体要求。 10:31 - 对比国际国内聚变装置与磁体方案:高场需求推动高温超导采用,讨论不同结构路线的优劣与验证周期。 13:45 - 进入核心工程问题:高温超导导体技术揽线两类路线、百千安级目标、百米到500米级验证以及TF/CS线圈适配需求。 15:17 - 展示超导电缆标杆工程(深圳中心城区供电):强调稳定性与低温通道结构的重要性,体现电力侧接近实用化应用。 19:52 - 介绍“星火一号”聚变-裂变混合堆:技术路线选择的商业与工程动因、氚增殖与U238废料利用价值、选址与建设时间表。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 高温超导磁体加速走向工程应用,核聚变成重要牵引场景 在材料与应用综述的基础上,当前高温超导领域的讨论正进一步转向“磁体实体技术”及其工程落地。业内所称“高温超导”,并不意味着材料可在通常意义上的高温下工作,而是相对于液氦温区的低温超导而言,更多指可在液氮环境或更高温区运行的工程分类。现阶段,低温超导仍在医疗设备和大科学工程中占据主导地位,但在能源、电网、强磁场装备以及核聚变等方向,高温超导正显示出更大的应用潜力。相关产业总体仍处于示范和工程验证阶段,距离规模化产业化的关键在于打通“最后一公里”的系统工程问题。 从结构类型看,高温超导磁体已形成较为清晰的工程谱系,包括顶式、螺管式、五感式、跑道式以及地形或D形结构等。不同结构对应不同应用场景:顶式结构多用于电网装备,例如与南方电网合作的500千伏超导限流及相关装置,采用直接冷却式超导处理技术,用于应对电网短路和冲击电流等问题;螺管式结构则常见于磁控溅射等磁场装备,也被用于工业感应加热,江西已有高温超导批量化装备应用案例。 在电网保护领域,五感结构主要面向纯电阻型限流器,适用于不需要电感、强调通过电阻进行限流的工况。相关装置已从22千伏发展到160千伏超导直流纯电阻限流器,并在南澳岛投运后保持稳定运行。跑道结构则更多用于超导电机磁体,例如与南方电网合作的超导电机项目采用了跑道型磁体。地形或D形结构的应用方向更集中于超导储能系统和核聚变装置线圈,尤其适合强磁场、高载流等复杂需求。 超导储能系统(SMES)的优势在于响应速度快、功率密度高,适合进行快速补偿和平滑波动,但其能量密度相对较低,并不适合承担大规模、长时间的能量搬移。因此,SMES更适合用于电网电能质量治理,解决的是电能质量中的“涟漪”问题,而不是大规模储能中的“水位”问题。广东中山的示范项目正是面向高端制造企业,尤其是芯片等对电能质量要求极高的场景,由南方电网及相关单位共同推进示范运行。 在核聚变方向,托卡马克路线目前被认为相对成熟,在商业化推进的时间和投入维度上较仿星器等路线更具竞争性。国际上,美国CFS公司推进SPARC及后续ARC阶段项目,进展较快,并采用技术缆线思路;英国Tokamak Energy则以强磁场为目标,推动高温超导替代,部分线圈采用无绝缘路线,但在快速充放电等方面存在一定限制;法国相关仿星器项目结构更为复杂,验证周期可能更长。国内代表性装置如BEST仍以低温超导为主,同时在特定需求中引入高温超导内插线圈,以实现约18.8特斯拉量级的更高磁场目标。 面向聚变装置的超大电流、强磁场需求,技术缆线被认为是高温超导进入聚变核心磁体系统的优选路径。低温超导CICC路线已有较深厚的工程积累,而高温超导融入强磁场场景主要包括CORK路线和CSTC堆叠型路线。与传统超导电缆相比,聚变用技术缆线的要求明显不同:超导电缆更强调高稳定性和低温通道设计,而技术缆线更强调在尺寸受限条件下实现低损耗和超高载流能力。 在城市核心负荷供电方面,深圳平安大厦周边的超导电缆工程具有标杆意义。该工程采用超导供电为主、常规线路备用的模式,并使用三相同轴方案,为高负荷密度中心城区的关键负荷提供实用化供电。这类项目的意义已不再只是技术展示,而是验证超导电缆在城市核心供电场景中的实际运行能力和可靠性,为后续更大范围应用提供工程样本。 技术缆线方面,TSPC与CRCC方案已实现百米级、约10万安培的电流传输能力,并正在开展500米级验证,以满足首个TF线圈验证所需的最低导体长度。CORK与CRCC融合路线则进一步面向柔性化需求,目标同样指向百千安级,尤其适用于CS线圈等空间受限的应用场景。相关团队已完成百米级10千安一级缆验证,并推进500米级、百千安级长缆资源验证,为聚变磁体工程提供导体基础。 “星火一号”项目则将高温超导磁体需求与聚变—裂变混合路线相结合。该装置关键电流需求在50至60千安量级,当前磁场强度需求约为15特斯拉,并预留进一步提升空间。其驱动器仍以托卡马克为基础,不同之处主要在于包层中引入裂变及相应材料体系。项目选择聚变—裂变混合堆路线,是在民营企业资源约束下追求更可行的投入、周期和商业化路径。按照规划,该装置大半径约2.88米,整体规模相对克制,选址位于江西南昌瑶湖科学岛核心区域,设计已接近尾声并接近开工建设,目标是在2031至2032年实现第一阶段原型或示范发电,并在2034至2035年实现长期稳定发电。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,联创光电、永鼎股份、国光电气、旭光电子等在深圳核博会核聚变论坛举办聚变相关上市公司领导对话会。内容围绕核聚变产业链的核心供应商交流展开,介绍了五家代表性企业在高温超导磁体/带材、燃料系统、真空电子器件与脉冲储能电容等环节的布局与进展。与会方重点讨论了“星火一号”等项目的工程化推进、未来招标与产能放量节奏,以及商业化加速的关键驱动因素(超导技术成熟、燃料循环系统进步、关键材料与工程化能力提升)。 关键点: 1. 论坛开场:五家核聚变产业链企业与分工概览(00:00) 主持人介绍本场选择了五家业务侧重点不同、但都处于核聚变供应链关键环节的企业:链主/系统级厂商与磁体相关企业、高温超导带材企业、燃料系统与真空室部件配套企业、真空电子与脉冲器件企业、以及提供脉冲储能薄膜电容的企业,旨在从实际参与经验出发讨论产业机会。 2. 联创超导/项目方分享:超导应用落地与“星火一号”混合堆路线(02:05) 介绍企业围绕高温超导磁体下游应用持续布局:超导感应加热炉、磁控单晶硅生长炉等已实现商业验证;并推进面向核聚变的大强磁场线圈绕制能力。项目层面,提出在江西南昌瑶湖科学岛规划建设基于全高温超导磁约束的聚变-裂变混合堆(提出热功率/电功率目标),已完成大量技术对接,设计参数趋于定型,后续将进入长周期设备招投标与资本开支阶段,同时引入科研团队并与具备聚变工程经验的总包单位签署EPC以推进工程化落地。 3. 永鼎股份:高温超导带材技术路线、产能扩张与需求判断(08:18) 永鼎自2011年切入超导材料,选择MOCVD路线并在强磁场性能上形成优势;早期虽实现技术指标突破,但产业化场景长期不足。随着近年聚变产业加速,企业加大研发与扩产,产能达到“至少8000公里”级别,并披露强磁场条件下的产品性能在可比批量供货中具备明显提升。对需求节奏判断:多项国内外装置计划在五年内集中建设,单个装置对带材需求可能达8000公里至2万公里量级,导致未来几年带材供给紧张且扩产复制难、人才与工艺爬坡是挑战;同时提到在招标前已出现小批量采购验证。 4. 国光电器:燃料系统、真空室核心部件与氚相关产品国产化(13:16) 国光作为传统军工电子企业,约十年前切入核聚变配套,参与国际项目早期研发,并在真空室相关核心部件(如偏滤器等)上形成能力;受设计/材料变更影响订单阶段性停滞,但看好后续恢复招标。氚相关领域方面,依托资质与先发优势,覆盖燃料内外循环系统、氚安全系统及泵阀/风机等关键部件,强调多品类产品线与关键部件国产化自主可控;判断全国多地聚变工程进入加速期,未来燃料系统环节将迎来更多配套机会,企业将强化研发与交付保障。 5. 旭光电子:真空电子器件在不同聚变技术路线中的应用(17:09) 旭光电子作为老牌真空电子/电真空器件企业,介绍其面向核聚变的主要产品与场景:兆瓦级大功率管用于托卡马克/仿星器离子回旋加热;高电压大功率脉冲器件用于长脉冲装置及加料系统;实(速)动保护开关与网络单元用于托卡马克;以及用于电力传输与状态监控的互通线路等。并表示将与科研机构合作研制更适配装置需求的大功率回旋管,积极拥抱核聚变产业趋势。 6. 王子新材:薄膜脉冲电容在聚变电源与储能系统的关键作用(20:15) 王子新材通过并购整合薄膜电容器能力,进入聚变装置配套(含BEST相关项目)。指出薄膜脉冲电容作为装置储能与脉冲电源关键单元,在托卡马克电源系统、FRC等方案的能量缓冲、磁体启动与维持等方面应用广泛,关系到安全性与稳定性;优势包括微秒级响应、寿命长、减小对电网冲击。未来方向包含与超导磁体协同优化、以及面向商业化聚变堆的集成设计探索,并将持续加大投入与交付能力建设。 7. 商业化讨论:混合堆选择逻辑、资本作用与关键拐点判断(26:16) 项目方从投资回报与商业模式出发解释选择聚变-裂变混合堆:纯聚变商业化仍需时间,面临氚自持、第一壁耐高能中子材料等难题;混合堆可通过裂变放大聚变功率,相对成熟且可行性更高,目标是在8-10年建设周期内点亮“第一盏灯”,并规划更长期的稳态连续发电目标。多方强调核聚变的科研价值、产业化降本价值与资本市场催化作用;对时间尺度普遍认为不会再是“50年”,但过程仍曲折,较可能在十几到二十年区间出现可推广的商业化阶段。 8. 供需与盈利讨论:高温超导带材紧缺预期与毛利水平(33:55) 与会者判断在建装置中磁体/带材价值量与用量最大,未来可能长期供不应求。供给侧方面提到全球具备批量化供应能力的厂商数量有限,且大装置上量时单项目带材需求可达2万公里级别,而全球现有总产能可能不足以覆盖;扩产需要时间、设备工艺与人才积累。盈利层面,发言者表示在售价不变、现有设备产出条件下毛利率较高,并指出MOCVD路线在性能提升与规模化后成本下降方面具备潜力。 9. 加速原因与商业化拐点:超导、燃料系统、材料与AI/工程化能力(37:11) 针对“商业化为何加速、何谓拐点”的提问,多方归纳关键驱动:高温超导技术与强磁场能力成熟使装置更紧凑、投资回报改善(并提到输出功率与磁场强度的强相关性);氚循环与燃料系统逐步成熟为燃烧试验与工程验证奠定基础;第一壁等耐中子材料与制造工艺进步降低关键瓶颈。同时强调工程化投入显著增加(更大规模装置建设与试验)带来问题闭环能力提升;AI在设计模拟与控制端促进研发迭代,算力企业需求也推动海外商业化更激进的远期供电规划。 时间线: 00:00 - 会议开场与嘉宾/企业介绍:聚焦核聚变产业链五类核心供应商及其分工。 02:05 - 项目与链主企业分享:高温超导应用产品落地、聚变工程合作与“星火一号”混合堆规划、EPC与招投标准备。 08:18 - 高温超导带材专题:永鼎的技术路线、强磁场性能、产能扩张与未来需求放量节奏判断。 13:16 - 燃料系统与真空室部件专题:国光电器的ITER相关配套、氚系统产品线与国产化交付。 17:09 - 真空电子与功率器件专题:虚光电子在加热、脉冲、保护与传输监控等环节的多场景应用。 20:15 - 脉冲储能电容专题:王子新材介绍薄膜脉冲电容在聚变电源系统与安全稳定性中的作用及技术方向。 26:16 - 圆桌问答:混合堆路线的商业化逻辑、资本与产业化价值、商业化时间尺度与“第一盏灯”讨论。 33:55 - 供需与盈利讨论:高温超导带材潜在紧缺、扩产难点与毛利水平的市场关注点。 37:11 - 商业化加速因素总结:超导与强磁场、燃料系统、关键材料、工程化投入与AI驱动,并对拐点提出阶段性判断。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 核聚变产业链五家企业交流会聚焦关键环节与商业化路径 近日,一场围绕核聚变产业链关键企业的交流会举行。会议选取五家彼此不构成直接竞争关系、但分别处于产业链重要环节的代表性公司展开讨论,旨在基于企业真实交付经验和项目参与情况,梳理核聚变产业的关键技术进展、供需变化与商业化推进路径。参会企业覆盖系统级链主与超导磁体、高温超导带材、燃料系统与真空部件、真空电子及功率器件、薄膜脉冲电容与储能系统等方向。 江西联创超导被视为系统级链主企业之一,其战略重点围绕高温超导磁体及其下游应用展开。公司近年来持续推进相关产品研发与项目落地,并在2019年至2025年间形成多个阶段性里程碑。其中,“星火一号”项目受到关注,该项目选择聚变—裂变混合堆路线,试图在纯聚变商业化尚需时间的背景下,通过更具现实可行性的工程路径推进核聚变能源应用。 在高温超导带材环节,永鼎股份及其相关布局企业东部超导介绍了进入行业以来的技术路线选择。公司自2011年前后切入相关领域,采用MOCVD路线,重点提升带材在强磁场条件下的性能表现。与会观点认为,高温超导带材是未来聚变装置磁体系统的核心材料之一,随着大型装置建设提速,单台装置对带材的需求可能达到数千至数万公里,阶段性供应紧张或将成为产业链需要面对的重要问题。 国光电器则从燃料系统与涉氚能力角度介绍了相关布局。公司前身为传统军工电子企业,具备较深的特种设备研发和配套基础,并通过科研院所对接ITER等国际大科学工程及早期研发项目。核聚变进入含氚运行和燃烧试验阶段后,燃料循环、氚处理、安全封装与配套部件的重要性将持续提升,这类能力被认为是未来聚变工程化过程中不可或缺的环节。 虚光电子作为国内老牌真空电子和电真空器件企业,重点面向核聚变装置中的高功率微波、脉冲器件等应用场景。其产品可服务于等离子体加热、诊断和功率传输等环节。公司也在推进电子回旋加热所需大功率回旋管的合作研制。随着聚变装置向更高参数、更长脉冲和稳态运行迈进,高可靠性真空电子器件及高功率微波系统的重要性将进一步凸显。 王子新材通过收购宁波新容,形成了特种薄膜电容器能力,其核聚变相关布局主要集中在储能脉冲电容器及装置储能系统。脉冲电容器在聚变实验装置中承担瞬时大功率能量释放和系统支撑功能,是相关装置建设中的关键基础部件之一。市场也关注到,在部分直线型聚变装置方案中,电容器用量占比较高,可能带来较大的产业价值量和资本市场想象空间。 从项目方视角看,选择聚变—裂变混合堆路线的重要原因在于纯聚变商业化仍面临若干关键挑战,包括氚自持、耐高能中子第一壁材料以及长期稳定运行等问题。混合堆通过利用裂变部分放大聚变中子释放的能量,有望在一定程度上降低短期工程实现难度,提高率先实现发电示范的可能性。不过,该类项目投资规模大、建设周期长,仍需综合考虑设备招采节奏、资本开支安排、投资回报和后续商业模式。 会议还讨论了核聚变产业链的供需趋势与工程化挑战。与会人士认为,高温超导磁体和带材可能成为阶段性紧缺环节,原因在于供应商数量有限,而高科技产能复制涉及设备、工艺、良率和人才培养,扩产速度难以短期快速提升。与此同时,MOCVD路线在强磁场性能和规模化降本方面具备一定优势,带材直接材料成本占比相对较低,也使行业存在较高毛利潜力。合肥、成都、江西、上海等地项目持续推进,以及大额招标信息的出现,正在增强产业链对需求释放的预期。 关于核聚变商业化是否正在接近拐点,会议认为,高温超导技术成熟、燃料与氚循环系统进步、耐中子材料和制造工艺提升,是推动商业化提速的关键因素。核聚变的基本原理已较为清晰,真正难点在于稳态运行、系统集成、工程可靠性和可复制交付。AI与算力产业也被视为新的外部驱动力:一方面,AI可用于装置设计、等离子体控制和仿真优化;另一方面,海外算力巨头与商业聚变公司之间的合同和合作,正在为聚变能源提供潜在需求牵引。资本市场则在国产化替代、专项研发和规模化降本中发挥催化作用,但相关估值和投资热度仍需与技术里程碑、装置建设进展和稳定发电能力相匹配。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,方正证券研究所副所长李鲁靖在深圳核博会核聚变论坛发表《聚变行业的投资机会》主旨报告。 发言从资本市场视角解读核聚变行业:当前已从单纯科研逐步迈向产业化早期,标志是合肥及中科院等离子所等项目出现密集且大额的公开招标,带来供应链企业业绩与投资机会。内容同时对比中美及全球的融资、政府投入与商业化购电协议进展,强调未来一到两个季度可能进入订单与行情的窗口期,并提示投资需关注国家规划、关键技术指标与产业链成本结构。 关键点: 1. 会议背景与资本视角切入:从专家到产业参与者(00:00) 发言者说明前序场次以科学家与政府领导的专业指示为主,本场将站在深圳福田金融资本集聚区的“投资视角”进行补充分享,并邀请真正参与核聚变建设的代表性上市公司交流。对比2023年绵阳会议与本次深圳核心会场,强调社会关注度与全球投入强度显著提升。 2. 产业阶段判断:大规模招标出现,商业化虽远但投资回报开始可见(01:34) 核心判断是核聚变已进入“产业化早期的招标放量阶段”:出现几十亿到百亿级年度投入的迹象,尽管距离发电商业化仍有距离,但供应链订单与业绩确认将逐步形成。并提到今年资本市场已出现两波核聚变相关行情,产业与资本热度同步升温。 3. 订单与招标进展:合肥招标、等离子所开标,窗口期或在今年Q4至明年Q1(02:19) 举例公开信息:合肥方向已披露约20–25亿元招标,偏滤器、电源等开始招标,真空室、检测系统、设备仪器等类别较多;中科院等离子所新增累计约13亿元开标信息,显示进入“单日十亿级”开标节奏。发言者认为趋势明朗但尚未完全兑现,因此仍是偏“布局期”,并判断今年四季度到明年一季度可能迎来更密集的大额订单与投资机会;同时解释11-12月机构调仓偏保守,短期股价不一定即时反应订单利好。 4. 全球融资与主体进展:美国融资加速,中国平台成立增强时间表信心(04:55) 引用公开统计与FIA相关信息,指出2025年前后全球核聚变融资提速,单笔融资常见达到十几亿甚至几十亿人民币量级。强调两类重要主体:其一是中国聚变能源公司平台成立并给出较清晰路线图(如2035年100兆瓦、2045年前1吉瓦等目标),增强“商业化不再永远50年”的信心;其二是美国CFS在商业端进展快,已与谷歌签署约200兆瓦购电意向并与意大利企业签约,且在8月完成约8.6亿美元融资、估值达百亿美元级,为国内装置估值与融资提供参照。 5. 并网时间与驱动因素:企业口径偏激进,AI仿真或加速设计节奏(09:26) 讨论商业化公司普遍给出“2030年代并网”的较激进规划,解释其与资本交代周期相关,但也指出在AI算力与仿真模拟增强后,装置设计与验证节奏可能被加速;同时各国政府投资在今年明显全面加速。发言者期待国内商业装置未来也出现类似“购电协议”等标志性商业化动作。 6. 技术路线与竞争格局:多路线并进,互联网公司偏好投资额更小的路径(11:35) 梳理技术路线与公司分布:托卡马克仍为主流,但直线型、仿星器、混合堆等路线并行发展;今年新成立公司中仿星器相对增多。提到部分互联网公司更关注投资额较小、且中间阶段可能通过核药等实现一定收益的直线型路线。展望当更多装置(如先觉、星火一号等)推进,竞争将从“国家队+科研”走向“国家队+多主体商业化公司”的全面竞争态势,中美竞争格局与其他领域类似。 7. 投资逻辑:订单—估值—融资—产业反哺的循环,关注国家规划与关键指标(15:55) 提出产业投资的循环机制:大额订单出现→供应链企业形成业绩→装置企业按建设节点抬升估值并完成融资→融资反哺研发与产业链,循环推动行业上行,类比SpaceX等未来产业路径。并指出随着国家投入与规划更明确、海外竞争更清晰,早期投资人退出意愿下降(担心退出后估值“起飞”);后续关注要点包括国家计划、磁体磁场强度、增益/Q值等关键技术指标的进展,以及每1-2年可能出现的阶段性催化。 8. 产业链成本结构与优先关注方向:磁体占比最高,上市公司更具耐心与资本实力(18:20) 强调核聚变需要强资本与长周期耐心,上市公司主体更适合深度参与。给出成本构成参考:磁体占比约28%–30%为最大项;真空室等金属内构件约25%;偏滤器、仪器系统、杜瓦等约17%;电源约十几个百分点。投资关注顺序倾向于系统集成,其次磁体企业、电源企业与金属制造类供应链,并预告邀请核心上市公司进入下一环节分享。 时间线: 00:00 - 介绍会议语境与本场定位:从科研/政府视角转向资本市场视角,并邀请参与核聚变建设的上市公司代表。 01:34 - 判断行业进入产业化早期:招标放量出现,商业化仍远但供应链订单与投资收益开始具备可见性。 02:19 - 披露国内招标与订单节奏:合肥20–25亿元招标、等离子所13亿元开标,推演Q4至明年Q1为订单密集窗口期。 04:55 - 对比全球融资与关键主体:国内平台成立与路线图、CFS购电协议与8.6亿美元融资,凸显全球资本与商业端加速。 09:26 - 讨论并网时间与加速因素:企业规划偏激进,AI仿真与各国政府加大投入可能推动节奏,同时期待国内出现购电等商业化标志动作。 11:35 - 梳理技术路线与竞争格局:托卡马克为主,多路线井喷;中美竞争显著,互联网公司偏好投入更小且可阶段变现的路线。 15:55 - 给出投资框架与关注指标:订单—估值—融资—产业反哺循环,关注国家规划、磁场强度、增益/Q值等关键进展。 18:20 - 落到产业链与标的选择:强调上市公司优势,给出成本结构(磁体占比最高)与优先关注的供应链方向。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 核聚变产业进入订单密集期,资本市场关注工程化与供应链机会 在深圳福田区金融资本核心区域举行的一场面向投资人的交流会上,核聚变产业化进程与投资机会成为焦点。与以往偏重科研专家解读不同,本次分享更多从资本市场视角出发,围绕产业订单、融资趋势、上市公司参与路径以及未来投资节奏展开。相较于2023年绵阳相关会议时期,当前核聚变的社会关注度、资本参与度和资源投入强度均明显提升,产业正从科研验证逐步走向工程化建设和商业化探索。 从产业阶段看,核聚变已出现进入“大规模招标”阶段的信号。虽然距离真正商业化仍有较长路程,但单年几十亿元乃至百亿元级投入的出现,意味着相关装置建设和供应链环节已经具备可观的工程化机会。公开信息显示,合肥方向已披露约20亿至25亿元招标,覆盖偏滤器、电源、真空室、辅助系统、检测系统和仪器设备等多个领域。中科院等离子体所相关开标金额累计约13亿元,并出现“单日十亿级”开标情况,显示订单窗口期正在临近。不过,加热系统、超导等关键环节尚未全面进入招标,产业趋势虽已明朗,但业绩兑现仍需时间。 资本市场方面,年内核聚变相关板块已出现两波行情,反映市场对订单释放和产业化预期的强化。分享观点认为,11月至12月机构调仓风格偏保守,部分标的短期未上涨并不意味着后续缺乏弹性,关键仍在于订单密集期能否带来业绩验证和估值重估。预计今年四季度至明年一季度,核聚变产业链有望迎来更大规模订单和更集中机会,招标范围扩大、订单确认节奏以及收入兑现进度将成为市场观察重点。 全球范围内,核聚变融资与创业热度正在升温。美国聚变产业协会等公开统计显示,年中披露数据已呈现单笔融资规模提升的趋势,创业公司数量和融资活跃度持续上行。在中国,上海、合肥等地仍有部分聚变项目尚未完全公开,市场预期明年可能集中发布并推动融资落地。随着多国单笔融资常见达到十几亿元至几十亿元人民币规模,“单装置百亿级投入”正逐渐成为核聚变工程化竞争中的常态。 关键主体和里程碑事件也在提升行业信心。中国聚变能源公司于7月22日成立,作为综合集团平台型主体,其出现增强了产业路线图的确定性。海外方面,美国Commonwealth Fusion Systems(CFS)已与Google签署约200兆瓦购电意向,并与意大利能源企业ENI等开展合作,显示其商业化推进速度处于领先位置。CFS于8月28日完成约8.6亿美元融资,估值达到百亿美元级别,为全球聚变装置企业估值和融资提供了重要参照。国内方面,相关聚变企业也出现数亿元级融资案例,互联网巨头和产业资本未来或更密集参与。 商业化路径上,全球聚变企业的并网时间表普遍趋于“激进”。多数商业公司将并网规划指向2030年代,尽管这一时间表仍偏乐观,但反映出资本叙事和技术信心正在上升。AI算力与仿真技术也被视为可能加速研发节奏的重要变量,通过物理模型和真实世界模拟器提升设计、验证和工程迭代效率。不过,这一加速效果仍需要在关键装置建设中进一步验证。与此同时,多国政府投资明显提速,全球核聚变竞争性投入格局正在形成。若未来国内装置企业也与终端用户签署购电意向合同,将成为类似CFS案例的重要产业信号。 技术路线方面,行业正在从单一路线支持转向多路线并行。托卡马克仍是中国和美国的主流方向之一,直线型路线也受到较多关注,仿星器公司数量今年有所增加,混合堆方向亦在探索中。直线型路线因投资额相对较小,且在中间状态可能形成阶段性收益,受到部分互联网资本青睐,不必完全等待聚变发电最终成功。仿星器新公司占比提升,或为未来带来新的关键进展窗口;星火、先觉等不同混合堆路线若取得突破,也可能推动产业主体进一步多元化。 从投资框架看,核聚变产业当前可被概括为“订单—融资—产业链”的循环。第一阶段机会来自大额订单释放,供应链企业获得收入和利润后,带动市场行情与估值重估;第二阶段机会则来自装置企业关键节点推进,技术突破推升估值,融资继续反哺研发和工程建设,并进一步带动供应链投入。类比SpaceX的发展路径,核聚变未来可能围绕技术节点、国家计划匹配度和资本滚动投入,形成持续融资、持续建设、持续验证的产业飞轮。上市公司因资本实力更强、周期耐心更足,被认为更适合陪伴国家队和民营装置企业完成长周期工程化建设。从成本拆解看,磁体约占装置成本28%至30%,真空室及金属内构件约占25%,偏滤器、仪器系统等约占17%,电源约占十几个百分点。投资关注顺序上,系统集成、磁体相关企业、电源企业,以及金属制造和关键部件供应商被认为是优先观察方向。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,核工业西南物理研究院所长王晓宇在深圳核博会核聚变论坛发表《聚变中间技术与产业化应用》主旨报告。 报告介绍了核工业西南物理研究院在核聚变技术路线、托卡马克装置建设(重点为环流三号)及参与ITER计划方面的进展,并给出面向2030/2045/本世纪中叶的聚变工程与商业化路径设想。随后重点阐述聚变“中间技术”的产业化落地,包括等离子体表面工程、离子源与镀膜、芯片封装/柔性电路、氢能电解电极、等离子体高温处理废物及重整制氢等,并说明通过基金、集团协同、地方政府与企业合作推进成果转化。整体强调以聚变科研能力反哺先进制造与能源环保产业,构建从技术到资本的协同机制。 关键点: 1. 开场与报告框架:聚变中间技术与产业化成果介绍(00:00) 介绍报告人背景与研究院情况概述;说明本次报告不展开聚变基础原理,重点分享核工业西南物理研究院在“聚变中间技术”及其产业化应用的成果,并将涉及产业化过程中的产学研(含资本)融合机制。 2. 研究院定位与托卡马克发展:从多路线探索到聚焦环流系列(01:03) 研究院1965年建立,长期作为我国最早从事核聚变能源开发的专业院所之一,并作为我国参与ITER计划的核心支撑单位。历史上建设二十多台聚变研究装置,探索过多种技术路线后最终聚焦托卡马克,形成环流一号、二号、三号等平台,支撑我国从原理探索走向大装置实验。 3. 环流三号进展与目标:关键参数突破与面向刀-氚实验升级(02:16) 环流三号是我国最大的托卡马克实验装置之一,体现先进托卡马克设计制造与运行能力的提升。装置建成后取得多项进展(如更高等离子体电流、先进运行模式、离子与电子温度进入“双亿度”等),并在持续升级改造,瞄准2027年开展国内首次刀-氚相关实验,当前进行燃料循环、屏蔽防护与加热系统等改造,计划后续重新启动运行。 4. ITER支撑与研发平台:关键部件研制、工程支持与人才平台建设(03:52) 研究院承担ITER关键部件研制、合同执行与重大安装工程技术支持,并派驻人员参与现场工作;通过对ITER的消化吸收带动国内聚变能力提升。同时建设多层级研发平台(国际协作中心、国家创新基地、省部级科研中心、企业联合实验室等),并取得多项国家与省部级科技成果,为后续产业化奠定基础。 5. 组织与布局规划:两地多区联动与关键方向(高温超导、数字化、关键材料设备)(05:10) 介绍中国聚变能源有限公司成立及对研究院的管理关系;提出上海与成都等多地协同的总体布局:在上海侧重总体设计、高温超导与数字化聚变堆,并打造中间技术产业化与投融资平台;成都白家侧重大科学装置与2027年刀-氚、2030年相关目标;成都永兴布局聚变关键设备与材料研发及中间技术开发,带动产业发展。 6. 面向工业化/商业化路线:全产业链能力与经济性挑战(06:19) 提出在本世纪中叶实现聚变能工业化、产业化、商业化与市场化:从实验室走向具备批量制造能力的工业体系;建立覆盖设计、研发、制造、运行全周期的供应链;解决聚变堆经济性与投资回报问题;并通过国际竞争提升市场化能力。技术路线包括从燃烧实验(ITER)到实验堆、示范堆,并提出基于聚变中子源/先导实验堆解决材料与氚循环等工程与安全问题,目标2045年前后实现示范堆建造并为商业堆奠基。 7. 聚变中间技术产业化总体方向:表面工程、热等离子体与工程配套(07:54) 归纳研究院沉淀的可转化技术:等离子体表面工程(特殊材料表面处理以获得特定性能)、热等离子体技术(利用高温特性进行废物处理与重整等)、以及聚变装置工程技术(面向聚变领域的配套服务与工程能力输出)。 8. 核心能力之一:自主高性能离子源与镀膜/刻蚀/注入应用(08:50) 自主研发全系列多用途高性能离子源:低能气体源用于表面清洗与精细刻蚀/深刻蚀;高能离子源用于材料表面注入与改性;沉积源用于离子镀膜。该技术体系支撑先进制造领域的表面处理、功能涂层与材料改性需求。 9. 先进装备与军工应用:雷达罩镀层、钛合金部件耐磨与寿命提升(09:41) 在先进装备中应用离子源/涂层技术:为战斗机非金属雷达罩开发金属镀层方案以降低电磁泄漏并提升性能;为军工钛合金排气部件等解决咬死与耐磨问题,通过涂层降低磨损、促进轻量化,并扩展至飞机、坦克、舰船等多类部件,实现性能提升与寿命延长。 10. 工业母机与刀具涂层产业化:小幅增成本换取5-10倍寿命(10:56) 面向工业母机的精度与寿命需求,聚焦加工刀具表面涂层:成本增加约20%,寿命可提升5到10倍,从而显著降低加工综合成本。已成立产业化公司并在深圳建立涂层服务中心,规划在全国布局服务网络;刀具涂层产品已开发8款以上,并对标达到国际一流水平。 11. 电子信息拓展:3D芯片玻璃基板通孔金属化与柔性电路基板(11:56) 在芯片封装领域,针对3D堆叠中玻璃隔层的微米级通孔进行金属铜填充,实现上下信号连通;技术小试完成并进入中试,获得企业注资推进工艺项目,国内处于领先水平。另在柔性电路基板领域,开发金属涂层与刻蚀工艺,面向柔性穿戴与柔性屏配套电路,兼顾成本控制、导电与高频传输性能,正与企业对接应用。 12. 氢能电解电极降本:以非贵金属电极替代贵金属方案(14:20) 面向电解制氢电解槽催化电极的高成本痛点,将贵金属电极替换为非贵金属电极,形成微观网状结构,催化性能接近贵金属但成本从单片约3万元降至千元以内(可到五六百元)。目标瞄准下一代阴离子交换膜(AEM)电解槽方向,同时先在碱性电解槽领域推广并开展测试,推进中试。 13. 配套高端装备与工艺体系:从技术开发到设备成套(15:30) 由于以技术研发为主,为产业化工艺配套开发多类高端装备与成套系统,包括注入、刻蚀、镀膜等装备,形成“工艺—设备—应用”联动,提升技术落地的工程化与可复制性。 14. 热等离子体废物处理:高温可控、减容显著并开展核电示范(15:56) 利用热等离子体约5000至2万度的高温与高能量密度,可在氧化/还原等可调氛围下处理固液气多类废物,且仅用电、尾气排放小。已在小试中对树脂废物、石棉废物、电子垃圾等实现彻底烧尽,减容比大于50%;最初瞄准核电与军用放射性废物处理。已建成工程样机,完成核电厂模拟废物长周期验证,处理量超30吨,并在海南核电开展示范应用立项与设备交付,后续安装调试;同时与中船等探索船舶生活/工业垃圾处理,并开发移动式装置用于医疗废物与少量放射性废物分布式处置。 15. 等离子体重整与碳治理:甲烷制氢与二氧化碳处理新思路(18:09) 利用等离子体高温活性与催化协同,通过裂解、重整与联产等方式,为甲烷制氢及二氧化碳治理提供新技术路径。相关原理与小试已完成,正与企业对接推进产业化,迈向中试与规模化阶段。 16. 高温超导与智能诊断:材料应用、磁体工艺与高性能检测仪器(18:51) 在高温超导方向侧重“材料应用与工程实现”,开展绕线、磁体形成及二代高温超导线缆绕制等工艺与测试平台建设,并探索在聚变以外场景(如轨道交通等)的产业化应用。基于等离子体诊断技术积累,发展激光与高分辨率光谱分析相关的高性能检测仪器,正在与企业开展技术授权/转让并实现多领域应用。 17. 面向国内聚变产业服务:装置设计、系统交付、强流电源与控制软件(20:11) 将聚变领域形成的设计、材料、关键部件、控制软件等能力输出服务国内聚变产业:参与“星火一号”等装置的总体与工艺设计;为高校仿星器装置提供辅助系统研制与现场调试支持;在中性束等关键系统方面具备高功率能力并为多家单位提供电源与设备,并参与ITER相关电源投标工作。自主研发大型装置控制系统,集成安全、运行、控制、数据与人工智能等功能,已在国内多类实验装置应用。 18. 产业化协同机制:基金资本、集团协同、转化平台与地方合作(23:17) 产业化过程中对接产业化基金与投资机构,实现技术创新、商业模式与金融资本融合;依托集团内转化与投资平台推进成果落地;与集团内部单位协同整合,并对接国家与区域转化中心(如西部、长三角),同时与地方政府部门及地方企业开展合作,推动聚变技术在国内产业发展中的应用与共同进步。 时间线: 00:00 - 嘉宾介绍与开场,说明报告将聚焦聚变中间技术及产业化应用。 01:03 - 研究院历史与技术路线演进:多路线探索后聚焦托卡马克,建设环流系列装置。 02:16 - 环流三号关键进展、荣誉与升级改造计划,面向2027年刀-氚相关实验目标。 03:52 - ITER计划支撑工作与研发平台体系建设,强调消化吸收带动国内聚变发展。 05:10 - 组织与区域布局规划:上海/成都多点协同,布局高温超导、数字化与关键材料设备研发。 06:19 - 聚变工业化—产业化—商业化—市场化路径与时间表设想,突出经济性与供应链体系。 07:54 - 聚变中间技术产业化方向总览:表面工程、热等离子体技术、聚变工程配套服务。 08:50 - 离子源与表面工程能力展开:低能清洗刻蚀、高能注入改性、沉积镀膜等应用。 09:41 - 先进装备与军工场景的涂层应用案例:雷达罩镀层、钛合金部件耐磨与寿命提升。 10:56 - 工业母机与刀具涂层产业化推进:服务中心布局与产品对标国际水平。 11:56 - 电子信息领域拓展:3D芯片玻璃基板通孔金属化与柔性电路基板工艺对接应用。 14:20 - 氢能电解电极技术:非贵金属替代降本,中试与推广路径(AEM/碱性电解槽)。 15:56 - 热等离子体废物处理工程化:核电示范、船舶垃圾与移动式医疗/放射性废物处置。 18:09 - 等离子体重整制氢与二氧化碳治理方向:小试完成,推进产业化对接。 18:51 - 高温超导应用与智能诊断仪器:工艺平台建设、跨领域应用与技术转化。 20:11 - 为国内聚变产业提供系统级服务:装置设计、关键电源与控制系统软件输出。 23:17 - 产业化协同与转化机制:基金资本融合、集团协同、转化中心与地方政府/企业合作收束。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 核工业西南物理研究院加速聚变中间技术产业化应用 核工业西南物理研究院近日系统介绍了其在聚变装置建设、聚变中间技术研发及产业化应用方面的最新进展。该院成立于1965年,隶属于中核集团,是我国较早专门从事核聚变能源开发的专业科研院所之一,也是我国参与国际热核聚变实验堆计划(ITER)的核心单位之一,承担了关键部件研制、现金合同执行、安装工程技术支持等任务,并派员参与现场工作。 在聚变技术路线探索方面,研究院早期曾开展磁镜等多种路线研究,随后逐步聚焦托卡马克方向,并依托“环流”系列装置形成了支撑我国聚变研究从原理验证到大型装置实验的重要平台。其中,环流三号(HL-3)是国内大型托卡马克实验装置之一,标志着我国在先进托卡马克设计、制造和运行技术方面的能力提升。近年来,该装置实现了兆安级等离子体电流、高约束模式等多项突破,并取得离子温度和电子温度“双一亿度”等关键进展。 围绕后续科研目标,环流三号正在推进面向2027年“氘氚实验”的升级改造,涉及燃料循环、屏蔽防护、加热系统等关键环节。研究院同时构建了多层次研发平台体系,包括国际能源署聚变能源研究与培训协作中心平台、国家级创新基地、省部级科研中心以及企业联合研究实验室等,为聚变工程化和产业化提供支撑。 在区域布局上,相关工作在中国聚变能源有限公司体系下推进,并形成了上海、成都白家、成都永兴等不同功能定位。上海侧重总体设计、高温超导和数字化能力建设;成都白家重点围绕大科学装置与关键实验目标;成都永兴则聚焦聚变堆关键设备、材料和中间技术研发,并带动产业化落地。研究院提出,聚变发展需要经历工业化、产业化、商业化和市场化等阶段,未来将通过燃烧实验、实验堆、示范堆等路径解决等离子体燃烧物理问题,同时依托聚变中子源和先导实验堆路线攻关材料、氚增殖及安全等工程问题,目标是在2045年前后推动示范堆建设,为本世纪中叶商业化奠定基础。 聚变中间技术的产业化应用是此次介绍的重点之一。研究院依托等离子体与表面工程能力,自主研发了多用途高性能离子源,覆盖低能气体源、高能离子源以及成膜和沉积相关离子源等方向。在先进装备和国防工业领域,其涂层技术已应用于战斗机雷达罩非金属基体金属镀层,可替代传统易脱落金属网方案,降低电磁泄漏并提升装备性能;同时还可用于军工部件耐磨、防咬死涂层,面向钛合金等材料工况提升寿命,支撑装备轻量化。 在工业母机和刀具涂层领域,研究院通过表面涂层技术显著提升刀具使用寿命,在成本小幅增加的情况下实现数倍寿命提升,从而降低综合加工成本。目前,相关产业化公司已成立,并在深圳布局涂层服务中心,后续计划向全国拓展服务网络,形成多款对标国际先进水平的产品型号。半导体先进封装和柔性电子也是其重点方向之一,包括3D芯片堆叠玻璃基板通孔金属化、微米级孔内铜填充、柔性电路基板金属涂层与图形加工等,相关工艺已进入中试推进阶段,并受到产业资金关注。 在新能源领域,研究院围绕氢能电解制氢关键电极开展攻关,研发非贵金属催化电极,用以替代高成本贵金属电极,在保持接近性能的同时显著降低成本。该技术面向下一代阴离子交换膜(AEM)电解槽方向,也正在向碱性电解槽应用场景推广,并推进测试和中试。与此同时,等离子体高温处置技术已在放射性废物和危废处理方面形成工程样机,利用约5000至20000摄氏度的高温等离子体,实现固体、液体、气体废物处理,可用于树脂废物、石棉废物、电子垃圾等高减容处置,减容比可超过50%。 目前,该等离子体废物处置技术已完成核电厂模拟废物长时间验证,累计处理模拟废物超过30吨。海南核电示范应用项目已立项,关键设备已交付,后续将在土建完成后开展安装调试。研究院还与中船等单位探索船舶生活垃圾、工业垃圾处理场景,并开发移动式装置,用于医疗废物及小批量放射性废物的分布式处置。此外,等离子体重整技术也在甲烷制氢和二氧化碳治理方面推进,相关原理和小试工作已完成,正进入产业对接和中试准备阶段。 除上述方向外,研究院还在高温超导、智能控制和高端诊断仪器等方面推进能力建设。高温超导重点聚焦材料应用和工程化,包括线缆绕制、磁体成型、工艺与测试平台建设,并探索超导输电、轨道交通等聚变之外的应用场景。智能控制与高端仪器则源自等离子体诊断能力,涵盖激光、光谱分析等技术,相关成果正通过授权、转让等方式推动跨行业应用。研究院还为国内聚变装置提供总体设计、工程设计、辅助系统研制、现场调试、电源、诊断、加工和控制软件平台等系统能力,并参与ITER相关项目投标与工程服务。 在成果转化机制方面,研究院正通过资本、基金、集团内部平台、地方政府和企业合作等方式推动技术落地。一方面,对接产业化基金和投资机构,促进技术创新、商业模式和金融资本融合;另一方面,依托中核集团内部投资与转化平台,与相关产业单位协同推进项目实施。同时,研究院还与西部、长三角等国家和区域转化中心,以及四川省、成都市和区级部门开展合作,通过地方企业联合推进技术导入、试验验证、中试放大和产业化应用,持续拓展聚变中间技术服务国家重大需求和产业升级的空间。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

2025年11月13日,西北有色金属研究院党委书记李建峰在深圳核博会核聚变论坛发表《超导材料研究进展》主旨报告。 内容围绕超导技术与超导材料的特性、可实用材料体系及其工程化进展展开,重点汇报了低温超导(以铌钛为主)在MRI等领域的规模化供货与技术突破,以及高温超导材料的工程化推进情况。报告还介绍了面向无液氦磁体、快速变场磁体、量子计算同轴电缆等新需求的关键线材研发,并对未来提升临界温度/电流密度/临界磁场、降低成本与发展“卡脖子”应用进行了展望与提醒需理性看待“室温超导”新闻。 关键点: 1. 汇报框架与超导基础概念(00:00) 报告按多个部分汇报超导材料与技术进展,先对超导作基础介绍:超导是宏观量子现象,核心特性包括零电阻、完全抗磁性(典型应用如磁悬浮)以及量子隧穿/约瑟夫森相关效应(面向弱电应用)。同时指出超导材料与技术被视为国家战略性、具颠覆潜力的方向。 2. 可实用超导材料体系与国内工程化/产业化路径(00:56) 虽然已发现的超导材料种类很多,但真正可工程化、可应用的主要集中在少数体系:低温以铌钛、铌三锡为主;高温方向包含部分铜氧化物体系与二硼化镁等(所谓“高温”多指高临界温度,仍需低温环境)。研究院自上世纪起开展研究,借助ITER等重大工程实现工程化并带动产业化,当前仍需进一步扩大市场推广与应用落地;高温超导自86年起持续推进,已进入工程化后期与产业化探索阶段,以满足电力、强磁场装备与新型工业应用需求。 3. 低温超导(铌钛)关键应用:MRI主战场与高场升级(02:56) 全球铌钛应用场景不断扩展,MRI是最大的用量领域(主流1.5T与3T,同时向7T、9.4T、10.5T等更高磁场发展),还包括重离子加速器快速变场需求以及超导量子计算相关需求。报告给出规模化供货与质量稳定的进展(累计交付达数千吨级),并支撑国产9.4T MRI磁体实现批量供货;在更高场MRI中,因磁场越高成像清晰度越高,对线材性能提出更高要求,通过与下游/国际伙伴协作实现配套。 4. 液氦约束与无液氦/低液氦磁体趋势(05:02) 低温超导依赖液氦,受国际供应波动与价格高企影响,且长期存在资源约束风险,因此推动无液氦或低液氦超导磁体成为趋势。传统MRI需要大量液氦,新一代低液氦/无液氦系统已开始投入使用;报告提到与多家国内外企业联合开发相关材料与产品(如整体成型线材)以支持此类设备。 5. 快速变场与降交流损耗:高细芯丝与高电阻基体线材(06:07) 为满足加速器等从1T/s提升至10T/s的快速变场需求,线材交流损耗与发热成为关键瓶颈,需要通过细化芯丝、采用高电阻基体、优化扭绞结构等手段显著降低损耗。报告展示了从早期几千芯、单芯丝约数微米,发展到数万芯、芯丝直径降至约2微米以内,并实现更低磁滞/交流损耗的结构化线材进展。 6. 面向量子计算的超导同轴电缆与配套线材国产化(07:10) 量子计算机在毫开尔文至数K温区工作,对微弱信号传输需要铌钛超导同轴电缆等关键材料。团队开发出相关同轴电缆与柔性编织/成形工艺,并向国内研究机构供货,缓解此前依赖少数海外供应的局面;同时开发量子计算用超导双绞线及高精度连接工艺,降低成本并实现关键材料的自主可控。 7. 关键部件突破与性能提升:超导开关线与掺杂增强(08:25) 针对MRI等设备所需的超导开关线等关键部件,团队通过研发实现千米级供货能力,减少对竞争对手/国外渠道的依赖;并通过在铌钛体系中引入特定元素掺杂等方法,在高磁场(约9–10T)下显著提升临界电流表现。综合多年投入,报告提到市场份额与国际认可度显著提升,并获得国际客户技术创新类奖项。 8. 铌三锡(Nb3Sn)工程化:从ITER交付到更高电流密度(10:00) 铌三锡因材料特性与工艺复杂度较高,早期工程化难度大,但最终完成ITER等项目的吨级交付并满足高电流与低损耗等矛盾指标。随后在国内大科学装置与后续项目牵引下继续提升性能,实现更高电流(如从千安级提升到数千安级)与更高连接电流密度,并为未来聚变装置关键部件(如中心螺线管等)做技术与产能储备。 9. 高温超导方向:二硼化镁与铋系材料的工程化探索(15:02) 在高温超导部分,介绍了二硼化镁(临界温度约39K)与铋系材料(如Bi-2212、223等)进展:包括提升单根长度、优化细丝结构以降低损耗、提高临界电流密度与长线一致性;并通过高压热处理等手段提升电流密度。还展示了面向聚变线圈导体(如CSCC)与限流器等方向的材料与导体制备能力,部分成果进入工程化应用阶段。 10. 超导应用与产业成果:强磁场装备、磁悬浮与工程奖项(17:42) 报告概述超导磁体与装备的应用布局:除医用MRI外,在离子源、加速器磁体、光源用磁体、磁悬浮高速试验、国际大科学工程合作等方面形成系列产品与交付能力;并提到部分产品已成为公司收入的主要来源。团队获得国家级工程师团队奖等重要荣誉,强调继续提升科技成果转化与产业化水平。 11. 总结展望:产业化阶段判断、理性看待“室温超导”、聚焦卡脖子应用(19:56) 总结认为低温超导已全面产业化并进入推广应用阶段,高温超导已进入工程化与应用示范阶段;未来需探索更高临界温度/临界电流密度/临界磁场的新型可实用材料与制备技术,同时改进现有工艺以降本增效并提升可靠性。报告提醒对“接近室温超导”等信息应理性看待——现象到应用仍有很长距离;并提出重点发展不可替代的超导应用以解决卡脖子问题,方向包括高场MRI、心磁仪、储能与发电、超导磁悬浮、弱电电子学器件与量子计算等。 时间线: 00:00 - 开场说明与汇报结构;介绍超导的宏观量子属性及零电阻、完全抗磁性、量子隧穿等三大特性与战略意义。 00:56 - 梳理可实用超导材料体系与国内从研究到工程化、产业化的路线;指出低温占主导、高温在推进应用示范。 02:56 - 聚焦铌钛低温超导的全球应用增长:MRI、加速器快速变场、量子计算等需求驱动与供货规模化。 05:02 - 讨论液氦供应与成本风险,推进无液氦/低液氦超导磁体;并介绍相关线材产品化与联合开发。 06:07 - 面向快速变场需求开展低交流损耗线材研发:细芯丝、高电阻基体与结构优化,实现性能迭代。 07:10 - 量子计算关键材料国产化:超导同轴电缆、双绞线与连接工艺,实现降本与自主可控。 10:00 - 铌三锡工程化历程:从ITER交付到在国内大装置牵引下提升电流与电流密度,为聚变等应用储备。 15:02 - 高温超导材料进展:二硼化镁与铋系(2212/223)材料、导体与线圈的工程化探索与示范应用。 17:42 - 超导装备与应用成果展示:强磁场装备、光源/加速器磁体、磁悬浮等产品交付与国家级荣誉。 19:56 - 总结与展望:低温已产业化、高温进入示范;强调降本提可靠、理性看待室温超导、聚焦卡脖子应用方向。 AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别): 超导材料工程化加速推进:低温超导产业化成熟,高温超导进入示范应用阶段 超导技术因具备零电阻、完全抗磁性和量子隧穿效应三大核心特性,被视为重要的宏观量子技术基础之一。零电阻使材料能够承载大电流并产生强磁场,完全抗磁性支撑磁悬浮等应用,量子隧穿效应则在精密传感、量子计算等弱电领域发挥作用。随着医疗装备、聚变能源、大科学装置和量子信息等需求提升,超导材料与技术正被定位为具有战略意义和颠覆潜力的关键产业方向。 目前,已发现的超导材料种类众多,但真正能够实现工程化和产业化应用的仍是少数。低温超导材料中,铌钛和铌三锡是主力体系,其中铌钛占实用超导材料用量的约九成,是当前应用最广泛的产品;铌三锡作为金属间化合物,制备难度更高,但适用于更高磁场需求场景。高临界温度材料方面,REBCO、二硼化镁等体系也在加速推进,不过工程语境中的“高温”仍远低于常温,例如90K至110K仍属于低温范围,产业化仍需重大项目牵引。 低温超导领域的应用需求正在持续扩大。医学磁共振成像是目前最大用量市场,1.5T和3T MRI设备装机规模庞大,带动铌钛线材形成稳定产业链。相关产能已达到年产约3000吨,累计交付铌钛材料约8000吨,装机量接近4000台。与此同时,5T、7T、9.4T等高场MRI线材取得突破,支撑国产9.4T人体全身MRI超高场磁体制备和批量供货,10.5T等更高场强设备也对线材性能提出更高要求,并推动线材、磁体与整机厂商协同合作。 液氦资源紧张和价格高企,正在推动MRI磁体向低液氦甚至无液氦方向发展。传统MRI设备通常需要约1500至2000升液氦,未来供应压力可能进一步加剧,因此低液氦、无液氦磁体以及配套超导材料成为重要研发方向。在快速变场磁体领域,重离子加速器等装置对磁场爬升速率提出更高要求,从约1T/s提升至10T/s,促使线材结构向细芯丝、高电阻基体和更小扭角节距演进,以降低交流损耗和发热风险。 面向量子计算等前沿领域,超导材料也在关键部件国产化方面取得进展。mK至K级低温环境下所需的量子信号传输NbTi超导同轴电缆已实现国产供应,显著降低了此前依赖进口、单米价格高昂带来的成本压力。超导双绞线、高电阻银材相关超导线等产品也已用于量子计算直流供电互连、MRI超导开关等关键部件,并形成千米级供货能力。2024年,国内铌钛产品市场份额升至全球第一,约占55%,并曾获得西门子技术创新奖,显示出国际客户认可度提升。 铌三锡材料的工程化突破主要受聚变装置和大科学工程带动。在国际热核聚变实验堆ITER阶段,铌三锡线材需要同时满足高电流和低损耗等矛盾指标,最终完成约38吨交付并满足项目要求。此后,通过持续优化,材料电流能力从ITER时期不足1000A提升至约3000A量级,有助于减少工程用量并降低成本。面向国内大装置,高电流方案、中等电流低损耗方案及青铜法工艺均在推进,其中青铜法因天然低损耗特性,在中心螺线管等场景仍具价值,并已实现单根长度超过4000米及万米级累计交付。 高温或高临界温度超导材料方面,二硼化镁、Bi-2212圆线和223类带材等路线持续取得进展。二硼化镁临界温度约39K,适配部分工程应用需求,线材在4.2K、3T条件下的载流能力和单根长度均有提升,单根长度已突破万米。通过增加丝数、细化丝径等结构优化,交流损耗进一步下降。Bi-2212圆线因更适合管缆、脚缆等导体结构,成为区别于REBCO带材的重要方向,在4.2K条件下自场载流稳定在约1000A,并通过高压热处理显著提升关键电流密度。相关导体和线圈级验证表明,高载流、高稳定导体的载流保持能力可由约50%提升至约90%。 在系统集成和装备产业化方面,除医用MRI外,超导磁体工程化已拓展至离子源样机、超导波荡器、上海光源超导四极铁、磁悬浮超导磁体、CERN相关项目以及大型超导二极磁铁等场景。大尺寸半导体单晶硅拉晶磁体已具备批量交付能力,并贡献相关企业销售收入的主要部分。上海光源超导磁体交付超过百套,与航天科工等单位合作的高速磁悬浮工程也在推进。无液氦4T、600毫米孔径磁体完成验证,轻量化高场线圈和矢量磁体逐步形成系列化能力。 从产业阶段看,低温超导已进入全面产业化和推广应用阶段,高温超导则处于工程化和应用示范阶段,未来聚变能源、高场科研装备、高速磁悬浮和量子计算等方向将继续拉动更高磁场、更高电流密度和更低成本的材料需求。业内认为,下一步应继续探索更高临界温度、临界电流密度和临界磁场的新型实用超导材料,改进低温与高温超导线带材工艺,提高性价比和可靠性。同时,对“室温超导”等热点信息仍需理性区分实验现象与工程应用,优先发展高场MRI、多通道心磁仪、聚变发电、超导磁悬浮、量子计算低温互连和高场科学仪器等不可替代的关键应用。

发布时间:2026-05-06 中国核电网

美国核监管委员会(NRC)提出的名为“第57部分”的新许可框架,旨在检验监管能否做到其常言之目标:使监管负担与实际风险相匹配。第57部分将为一类特定反应堆建立新的许可框架,主要针对微型反应堆和其他具有极低场外潜在后果的设计。如果该法规能按预期发挥作用,它将使这些反应堆的许可、制造和部署变得更加容易,同时又不削弱NRC保护公众健康与安全的义务。 第57部分与NRC现行法规(如针对大型反应堆许可的第50和52部分)不同,因为它为首先满足严格准入标准的反应堆提供了一条许可路径。该法规的核心理念是:某些反应堆因体积足够小、结构足够简单且后果影响足够低,若直接套用为大型商用发电反应堆制定的许可框架,可能会增加成本和延误,却无法带来相应的安全价值。该法规源于数十年来对研究堆的运行与监管经验。 但这仍是一项拟议法规。准入标准、应急规划条款、制造与建造路径,以及远程和自主运行背后的假设,将决定第57部分能否真正实现基于风险的监管——还是仅仅制造了一系列新的边界问题。 Part 57试图解决的问题 传统的商用核能许可体系是围绕大型轻水反应堆建立的。此类核电厂具有较大源项、复杂的安全系统、庞大的场址特定基础设施,且潜在事故后果严重,因此需要进行全面审查。监管架构反映了这一历史背景。 新的53部分法规已于4月29日生效,该法规建立了一个技术包容性的许可框架,更契合先进反应堆技术和现代风险分析。该框架体现了监管模式正从纯粹的确定性监管向风险指引与性能导向的系统过渡,但尚未完全转型。微型反应堆及其他某些先进设计无法完全归入上述任一模式。它们可能拥有更少的核材料库存、更低的衰变热、更简化的安全论证,且对操纵员干预的依赖程度更低。部分反应堆可能在工厂制造,运往部署地点,通过远程监控运行,并用于非传统电网规模发电的应用场景。 如果反应堆具有较小的源项、较低的衰变热、非能动或固有安全特性,且事故后果低于拟议的剂量阈值,那么许多传统要求可能与风险不匹配。在这种情况下,重复大型反应堆的许可程序可能会导致成本增加和延误,却无法带来相应的安全收益。 这一点对微型反应堆尤为重要,因为其预期价值取决于当前许可流程可能难以充分适应的部署模式。如果将每个部署项目都视为量身定制的大型反应堆项目,那么许多应用场景即便完全达到安全标准,也可能永远无法实现商业可行性。如果风险足以证明这种负担是合理的,那么这种情况或许可以接受。 第57部分及所有基于风险的监管,均基于“监管应与后果成比例”这一前提。将本质上不同的风险特征视为同等的框架,并不能默认提供更强的保护。这种做法还可能导致流程更慢、结果更难预测,且无法聚焦于最关键的安全问题。 筛选路径,而非通用捷径 第57部分最重要的特征在于,并非所有反应堆都能适用。这是一条经过筛选的途径。反应堆必须首先满足旨在限定其后果的准入标准,才能使用这些简化规定。 拟议规则采用了两个主要门槛。第一个是基于剂量的标准。申请人必须以合理的保证证明,在限定假设事故发生后,处于非限制区域的个人在事故持续期间所受的总有效剂量当量不会超过1雷姆。第二个是燃料质量限制。钍、铀和钚的总库存不得超过10公吨。 这些标准界定了该法规的适用范围。若某项设计无法满足这些标准,则必须采用其他许可框架。若某项设计能够满足这些标准,NRC提议可简化或取消部分传统要求,因为潜在的公众影响已受到严格限制。 这一框架逻辑自洽。这也是审查工作应重点关注之处。 历史上,监管往往将反应堆容量作为衡量风险的粗略指标。这种方法并不完善。发电量和热能本身并不等同于安全风险。新型反应堆设计正日益将发电与安全论证分离。在某些设计中——例如TerraPower Natrium设计——电力转换系统并不属于获许可的安全系统。在微型反应堆应用中,某些部署可能完全不涉及发电。 在某些情况下,燃料质量可能比功率更适合作为风险指标,因为它与源项和余热的关系更为直接。较少的燃料库存可以限制可释放的放射性物质总量,并减少停堆后必须管理的余热。这也有助于缓解部分安全担忧。 但燃料质量终究只是一个替代指标。10公吨的限值在行政管理上或许清晰高效,但它并不等同于直接与衰变热移除、事故后果或厂界剂量挂钩的基于性能的标准。NRC似乎意识到了这一问题,因此在拟议法规中征求了关于是否应采用基于性能的替代方案的意见。 如果监管目标是基于后果,那么该法规应明确说明:燃料质量限值究竟是技术上合理的筛选标准、保守的行政边界,还是将适用的反应堆范围限制在狭窄子集的间接手段。 法规的主要组成部分:相似与不同之处 对于符合条件的反应堆,第57部分采用了一种许可流程,该流程融合了现有框架的要素,但同时也与之有所不同。 第57部分在许多方面基于第53部分。第50部分采用两步模式,即先颁发建造许可证,随后颁发运行许可证。第52部分允许申请人申请联合许可证,基于实质上完整的设计,在单一许可程序中同时解决建造许可和运营许可。第53部分采用了其他框架中可用的许可证类型,但将其置于基于业绩的监管框架之下。第57部分将两步法与申请时需具备最终且完整的设计和分析的要求相结合。 该要求与基于剂量的资格标准及燃料质量限制共同构成一项额外的实际准入条件。区别在于,第57部分将简化流程的前提设定为:在审查开始前设计已基本确定。正是这种前置性立场,使得NRC能够考虑对整批相同反应堆进行一次全面的安全审查、可能仅举行一次裁决听证会,并在申请受理后6至12个月内作出运行许可证决定。 第57部分还规定了标准设计批准和通用最终性,允许在未来的申请中引用已解决的设计问题。这对任何旨在复制的技术都至关重要。如果NRC已经审查过某项设计特征、运行方案或安全依据,那么重复就同一问题进行重新审议不应成为常态。只有当许可流程真正认可标准化时,标准化才能产生监管价值。 一个显著的突破在于,第57部分将以有限但重要的方式采用通用许可。NRC并未提议对整座反应堆颁发通用许可。该机构认为,核反应堆仍属于《原子能法》下需接受具体许可管控的利用设施。相反,NRC在法律赋予委员会更大裁量权的领域采用通用许可:重要部件、特定施工活动,以及独立于运营商的设施中的反应堆操纵员。 其次,第57部分将为工厂预制反应堆开辟一条更切合实际的途径。制造许可证可允许在将反应堆运往部署地点之前,先进行制造、装料和测试。这对微型反应堆而言可能是最重要的条款之一,因为许多此类设计依赖的部署模式更接近于制造,而非传统的现场特定核设施建造。 第三,就建造而言,拟议的一般许可证仅适用于参考具有通用最终性的已批准设计的“第N座同类”设施的有限活动。在建造许可证颁发之前,该许可证不允许将特殊核材料或制造好的反应堆运至现场。该条款旨在加快场地准备和部署,同时保持反应堆本身的许可边界。 这虽能加速部署,但也把项目风险转嫁给了开发商。如果企业在获得最终批准前开始施工,就承担了项目可能需要变更——或可能无法获批的风险。这种风险分配本身并非不妥。开发商通常会在所有监管不确定性都解决之前就做出投资决策。但该法规应明确哪些问题已真正解决、哪些仍悬而未决,以及哪些风险是由申请人承担而非转嫁给公众的。 第四,第57部分还将允许在质量保证和财务资质方面采取更灵活的做法。 应急规划体现了该法规的逻辑 应急规划是体现“相称性”论点最为直观的领域。 第57部分仍将要求制定应急计划。它要求申请人应对意外释放、放射性物质失控及相关危害。同时,还要求与场外组织进行协调。但该部分不会要求适用的反应堆必须设定预先界定的应急规划区(EPZ)。 对于大型反应堆,应急规划区反映了在厂区边界之外可能需要采取防护措施的可能性。对于必须首先满足严格剂量基准准入标准的反应堆,其逻辑则有所不同。这些设计通过满足第57部分的准入标准,实际上已超越了现有框架中允许设置厂区边界应急规划区的法规要求。如果某项设计已证明其边界事故不会超过拟定的厂界剂量阈值,那么反复评估其是否需要一个大型预定义EPZ可能就变得多余了。 这并不意味着应急规划没有必要。针对特定厂址的应急计划仍需具有可信度、稳健性,并依赖于对基础事故分析的信心。厂外协调可能仍然需要。应急人员仍需得到保护。但应急规划的形式应反映反应堆可能造成的后果。 这并非监管中前所未有的概念。风险有限的研究堆监管方式往往与大型商用反应堆不同。许多此类反应堆的应急计划并不包含大型动力反应堆所要求的同类场外应急规划区。第57部分将把这种比例原则的变体延伸至商用框架中。 远程操作与自主运行需经监管机构审查 运行条款值得更多关注。对于大型商用反应堆,监管体系假定存在有人值守的控制室、全面的现场特定运行监督以及驻厂检查模式。这些假设对于该体系最初旨在监管的大型电厂而言是合理的。 第57部分将引入超越排班改革的运行灵活性。它将允许远程监控、远程操作和自主功能。该部分将调整人员配置和培训要求,包括针对那些操纵员干预并非维持安全核心要素的设施,引入“通用许可反应堆操纵员”制度——这一概念源自第53部分。就人员而言,“通用许可反应堆操纵员”概念反映了不同的运行前提:若设施能证明无需操纵员干预即可将反应堆维持在相关安全标准内,监管重点便可从个体操纵员许可转向持证方的培训、资质和熟练度计划。对于操纵员独立型微型反应堆而言,这在理论上是合理的,但前提是其基础安全论证必须经得起考验。第53部分提到了“自主型缓解”与“交互依赖型缓解”设施。第57部分则使用了“操纵员独立型”和“操纵员依赖型”设施的术语。 对于潜在后果较轻微的微型反应堆,安全论证可能有所不同。如果无需操纵员立即采取行动来保护公众,那么许可就不应机械地要求与操纵行为对安全至关重要的电厂相同的人员配置模式。如果符合条件的反应堆无法产生超出严格界限范围的场外后果,那么大型厂址的运行模式可能无法提供实质性的额外保护。 但远程和自主运行也会改变故障模式。它们改变了问题的检测、诊断和纠正方式。它们改变了操纵员和监督员的角色。它们可能减少某些人为错误途径,同时又会产生其他途径。 这意味着利益相关方在评论中应考虑的正确问题,不是是否应允许远程或自主运行,而是当现场人员减少时,需要哪些制度控制、检查模型、响应预期和数据访问要求。 如果NRC不打算在这些设施中安排全职驻厂监督员,就应明确说明将以何种模式替代,以及为何该模式是充分的。如果假设操纵员的行动对安全不具显著影响,该法规应说明如何在设施整个生命周期内验证并维持这一假设。 尽管相同的微型反应堆设计也可适用于第53部分,但NRC拒绝将其中一些灵活性纳入第53部分。因此,第57部分成为一个重要的试金石。如果这些变更的依据是低后果准入标准,NRC应明确阐述其逻辑。如果依据是第57部分之外可能存在的技术特性,那么类似的逻辑最终可能适用于其他领域。否则,这些变更并非基于风险评估,而是任意地应用于单一许可框架,这恰恰是第53部分试图纠正的情况。 选址、环境与非传统部署 拟议法规包含旨在支持非传统地点部署的环境与选址条款。其中包括针对符合条件项目的《国家环境政策法》(NEPA)潜在类别豁免,以及更灵活的选址方法,允许针对广阔地理区域提交申请,而非每次都仅限于狭义界定的选址。 第57部分还为厂地参数(如地震和气象限值)提供了“通用最终性”机制,通过将这些事项视为已解决以减少未来申请中的不必要重复,但同时也压缩了针对具体案例进行审查的机会。对于拥有完整获批设计的“第N座同类”反应堆而言,这种权衡比针对“首座同类”部署更易被接受。该法规应保持这一区别。 这一点至关重要,因为许多微型反应堆的应用场景并非传统的集中式发电厂。潜在应用包括偏远社区、工业设施、国防设施、灾难响应、采矿作业,以及在大型并网电站难以实施的地区提供供热或供电,甚至包括海上应用。 如果许可框架假设每个部署都像一个大型的、特定场址的发电厂,那么无论反应堆是否足够安全以支持这些应用,这些应用场景都可能无法实现。 这并不意味着选址和环境审查应当取消。这意味着审查应聚焦于那些因选址而异且对设施后果具有实质影响的问题。如果反应堆是标准化且后果较轻微的,审查就不应以选址审查为名,反复重提通用设计问题。 第57部分明确了何为核反应堆 第57部分还涉及一个独立但重要的管辖权问题:何为核反应堆,以及因此根据《原子能法》(AEA)必须作为利用设施进行监管的对象。 近期的一些论点,包括一起正在进行的诉讼,曾暗示原子能委员会(AEC)和NRC从未明确考虑过某些小型反应堆是否应被视为利用设施。拟议的第57部分法规使得这一论点更难成立。NRC声明,其曾考虑过是否可以将某些原本符合第57部分要求的反应堆排除在“利用设施”的定义之外,并根据不同的框架进行监管。但NRC最终否决了这一做法。 NRC并非制定新定义,而是重申并延续了一项长期存在的定义:核反应堆是指除原子武器以外,旨在或用于通过自持链式反应维持核裂变的装置。通俗而言,若某装置能达到持续临界状态,NRC便将其视为反应堆。 新变化在于该机构将该定义与《原子能法》直接关联。NRC解释了该定义的重要性:自持裂变反应堆对特殊核材料的使用方式,既涉及共同防御与安全,也关乎公众健康与安全。 NRC还曾探讨过是否应将某些微型反应堆或先进反应堆排除在《原子能法》的利用设施框架之外,并采取其他监管方式。但最终否决了这一方案,结论是:任何能够维持持续临界状态的反应堆均符合利用设施的法定定义,应继续受许可法规约束。 这虽未能消除关于NRC对小型反应堆管辖权的所有法律争议,但改变了辩论的态势。该机构现已通过法规制定记录直接审议了这一问题,并阐明了将此类反应堆视为利用设施的技术依据。因此,第57部分强化了“简化监管”与“完全规避反应堆监管”之间的界限。 深入探讨若干议题 第57部分在方向上具有重要意义,但仍有若干未决问题值得仔细关注。 纳入标准可能存在范围过宽或过窄的问题。10公吨的燃料质量上限虽明确,但明确性不等同于精确性。该上限将涵盖NuScale动力模块和X-Energy XE-100,却排除了GE Verona BWRX-300和TerraPower Natrium。如前所述,若将燃料质量作为余热、源项或安全重要性的替代指标,NRC应阐明该阈值的技术依据。若其他设计能在不同燃料质量或更大物理尺寸下满足相同的后果限值,该法规应说明为何将其排除在外。反之,若10公吨的限值能涵盖剂量标准中未充分反映的危害,NRC应明确说明其理由。 但这里还涉及一个更广泛的监管哲学问题。如果物理尺寸更大的反应堆能够证明其后果同样较低,那么为何它们不能像燃料量少于10吨的反应堆那样,获得同样基于风险的对待? 第57部分与第53部分之间的关系需要澄清。第53部分旨在构建一个更广泛、包容各类技术的框架。第57部分则范围更窄且流程更精简。如果第57部分在概念上基于第53部分,NRC应说明第57部分是同一监管哲学下的特例,还是平行框架,并解释为何它不能作为第53部分的监管指南——作为命运多舛的AERI方法的改进版本。拟议法规中关于参考信息的处理,在第50部分、第52部分、第53部分及相关联邦授权文件之间也应保持内部一致性。目前,第57部分的申请者可以引用第50部分、第52部分以及其他机构的授权文件,但不能引用第53部分的许可证。 一个充满希望的框架,但尚未定论 关于NRC改革的争论往往陷入一种熟悉的二元对立:该机构要么行动太慢、阻碍创新,要么行动太快、牺牲安全。 这两者都不适用于第57部分。更好的问题是,NRC能否区分风险水平存在根本差异的反应堆,并据此进行监管。 NRC此前曾做到过这一点。研究堆长期以来一直与大型商用发电反应堆区别对待,因为它们的危害性质不同。第57部分试图将这一原则应用于符合严格后果基准的商用反应堆。 这是NRC近期所有现代化改革努力中的一项重要考量。NRC的使命并非使监管负担最大化,而是要在能够证明安全性的情况下,在提供充分保护的合理保障的同时,释放核技术的效益。一个对极低风险技术施加不必要负担的体系,会以另一种方式违背这一使命:即阻碍有益技术的测试、改进和部署。 但反之亦然。只有当准入标准具有实质意义、监管模式可信且运行假设成立时,简化路径才具有正当性。 第57部分有望成为针对部分核技术向后果导向型监管转变的重要一步。它认识到并非所有反应堆都应被视为大型商用核电厂。它为那些可能被制造、复制、运输、远程操作或在传统许可假设不适用的场所部署的设计开辟了一条路径。 对于风险确实可控的反应堆而言,这是正确的方向。 但拟议法规并非不言自明。NRC仍需论证准入标准,阐明确定性限值与性能结果之间的关联,解释其与第53部分的关系,并证明拟议的监管模式足以应对远程、自主及高度标准化的部署。 现阶段,正确的立场既不是一概赞同,也不是本能地反对。第57部分值得认真审视,因为它提出了正确的制度性问题:核监管能否在不降低保护水平的前提下实现更恰当的监管。答案取决于具体细节。这些细节现在正由公众意见征询期来确定,该征询期将在未来45天内开放。

发布时间:2026-05-06 中国核电网
  • 首页
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 末页
  • 跳转
当前展示1-10条  共4975条,498页