秦创原上造“太阳”

秦创原上造“太阳”

秦创原上造“太阳”

近日,我国首个小型化、可快速迭代的商用可控核聚变反应堆在秦创原开始建设。自今年6月份开工以来,该项目已完成实验基地改造,技术设备进场等关键环节,项目预计于今年10月完成一代装置组装,2023年将实现加热等离子体到1700万度的预期目标。

可控核聚变具有原料储量无限、装置固有安全、零碳排放、无环境污染等诸多优点,一直被视为人类能源的终极解决方案,具有广阔的市场前景和重大社会意义,也被称为“人造太阳”。

“原”上企业

专注商业聚变能开发

此次投入建设的可控核聚变反应堆项目由来自秦创原的科创企业陕西星环聚能科技有限公司(以下简称星环聚能)开发。星环聚能成立于2021年,是一家商业聚变能开发企业,以建成商业可控聚变堆为目标,专注于小型化、商业化、快速迭代的可控聚变能装置的设计、建设、运行和研发。其技术源头及核心研发人员均来自清华大学工程物理系核能所聚变团队,团队运行国内首个球形托卡马克装置(SUNIST)近二十年,在球形托卡马克及其技术等方面有深厚的积累。

星环聚能可控核聚变装置原理图

星环聚能可控核聚变装置原理图

由星环聚能提出和设计的基于球形托卡马克的紧凑型重复重联聚变反应堆CTRFR,在高温超导强磁场球形托卡马克的基础上,创新性提出了多冲程重复运行、等离子体电流自有磁场磁重联加热等模式,有望极大减少繁冗的辅助设备,显著降低聚变堆的复杂度,并提高氚增殖率。该方案简洁高效,具有极高的经济性,曾获得国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目和科学挑战专题项目支持。公司计划通过多个阶段的快速迭代,逐步验证方案的技术可行性、工程可行性,完成可控聚变商业示范堆的研发。

创新生态

释放聚变能商业价值

近年来,随着高温超导、先进材料等技术的进步,以及创新核聚变概念的不断涌现,以紧凑、快速迭代为主要特征的商业化聚变能开发已迎来前所未有的发展风口。商业化可控核聚变的价值不仅体现在通过聚变装置发电或者输出动力;随着实验装置建成,其本身也可以作为聚变中子研发与应用平台进行商业化转化,同时其研发过程中附带的前沿新材料等等技术都是潜在的商业化果实。也正是基于这样的巨大价值,国际国内大量知名投资机构和私人资本纷纷入局商业化可控核聚变,仅2021年全球范围内就完成了总金额40亿美元以上的私募股权融资。

▲ 星环聚能CTRFR-0号装置主要部件真空室加工制作中

▲ 星环聚能CTRFR-0号装置主要部件真空室加工制作中

在秦创原产学研用金多端深度融合的创新生态体系支持下,星环聚能也在秦创原快速成长。今年6月,公司完成数亿元天使轮融资,由顺为资本、昆仑资本、中科创星、红杉种子基金等十余家知名机构联合完成。在链接资本提供助力之外,秦创原创新生态体系也通过政府、孵化器、院所等各类创新资源的同频联动为星环聚能的发展提供了政策、空间、市场拓展等方面的全方位孵化服务,帮助企业科研成果快速落地。

产业聚集

助力商业聚变发展

此外,陕西在可控核聚变产业相关的超导材料及技术方面已经形成了以龙头企业为牵引的产业聚集,来自产业链的支持也将为可控核聚变技术的在秦创原的快速发展提供助力。

▲ 西部超导承担了中国聚变堆主机关键系统综合研究设施项目用高性能超导线材制造任务

▲ 西部超导承担了中国聚变堆主机关键系统综合研究设施项目用高性能超导线材制造任务

其中西部超导自主开发出新一代全超导托卡马克聚变装置用高性能超导线材核心制造技术,建成国际上唯一包括超导合金熔炼锻造、线材结构设计及加工热处理的完整生产线,承担了中国聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)项目用高性能超导线材制造任务,全面提升了我国低温超导材料研发和产业化水平,持续引领着国际超导托克马克技术发展前沿。

技术引领、生态赋能、产业支撑,在完善、健康的创新生态体系承载之下,即将在秦创原升起的“人造太阳”未来将有望应用于聚变能电站、大中型船舶、海上作业平台以及近地轨道器等场景的动力系统,为能源转型提供新的技术路径和产业模式。

供稿单位:秦创原总平台