13亿弄出 “人造太阳”中国民企怎样超越200亿国际项目?

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  。不仅士兵穿的动力装甲,用的是核聚变核心驱动,家用机器人的能量来源,用的也是微型核聚变反应堆,满大街跑的汽车,引擎盖下不是传统发动机,而是一个个“核能心脏”,科幻感十足。

  。不仅士兵穿的动力装甲,用的是核聚变核心驱动,家用机器人的能量来源,用的也是微型核聚变反应堆,满大街跑的汽车,引擎盖下不是传统发动机,而是一个个“核能心脏”,科幻感十足。

  过去,在我们的认知里,像核电站这样的核能项目,需要汇聚全国顶尖科研力量,调配庞大资源才能推动,离商用、民用还远得很。

  最近两年,中国的民营核聚变项目,可谓是风生水起,其中就包括了米哈游、蔚来投资的国内企业能量奇点。

  在2024年建成全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒70”,今年产生了高达22.4特斯拉的磁场,又刷新了由美国公司保持的世界纪录。

  今年4月16日,新奥集团的“玄龙-50U”球形环氢硼聚变装置,也取得了重大突破,实现了高温高密度百万安培(兆安)等离子体电流。

  今年6月,美国商务部突然宣布,暂停给核电站关键零部件和设备出口中国的许可证,像西屋电气、艾默生这些核电设备供应的老牌企业,都接到了禁令通知。

  过去,中国核电站建设大量采用它的技术与设备。像他们的反应堆压力容器,是反应堆的关键“外壳”,得承受高温、高压与强辐射,对材料和制造工艺要求极高;

  艾默生同样不容小觑,它主要供应高可靠性核级仪表,能精准测量核电站运行中的压力、温度等关键参数,对保障核电站稳定运行起着关键作用。

  民营企业搞聚变,不用西屋的核主泵、不用艾默生的反应堆仪控,它们搞的是托卡马克、FRC、激光等设备,所需核心是高温超导磁体、真空容器、电源系统、低温冷却,这些中国很多都能自产。

  2025 年,中国核电领域新增专利中68% 来自民企。主要集中在密封材料、传感器等“小零件”上,却对核电产业有着关键作用。

  一个重要的原因,是随着中国工业能力的崛起,与核聚变有关的几项重要科技,这10多年间已经被民企一一摘下了。

  举个例子,量奇点打造的“洪荒 70” 装置,磁体系统需要 26 个高温超导磁体,这玩意儿的绕制精度要求变态到什么程度?每一圈导线 层楼高的地方挂个苹果,用蜘蛛丝吊着,还要保证丝的松紧度分毫不差。

  换作十年前,这种精度的部件只能依赖进口,但现在国内民企靠着给新能源汽车造电机积累的经验,直接把绕线机改造成“超导磁体专用”,不仅速度比进口设备快 30%,成本还砍了一半。

  再例如,过去ITER 所需的精密真空腔、超导线圈、低温系统,动辄只能西方军工厂造;现在中国船舶、航天、中科院+民企联合,已经能自主造出 ITER同级别器件。

  这背后,靠的是啥?就是中国先进制造的进步+民企的快节奏执行力。现在搞核聚变的民企,直接跟国内的超导、精密制造企业合作,磁体绕制、真空系统、电源调试全链条都搞得飞快。

  这使得中国不用再等ITER 这种国家巨兽慢慢爬,而是可以并行走一条“快速落地的民营工程路线”。

  除了科技、工业上的崛起外,民企搞核聚变的另一大原因,就是聚变反应类型多,技术路线分叉极多,民企快速迭代的本事,正好可以进行“赛马式”的多路线尝试。

  为啥会有这么多路线?因为核聚变不像核裂变(曼哈顿计划那套)。核裂变是“劈大原子”,技术上比较直截了当,铀或钚一链式反应,轰一下就炸了。

  但核聚变不一样,它是个“精细活儿”,得把小原子“捏”在一起,难度高到离谱,目前没有任何一种路线目前可被称为“最优解”。

  例如:托卡马克:装置庞大,稳定性差;而激光点火路线,激光器损耗高,效率极低;像金属等离子撞击这种路线,瞬时温度高但难以控制。

  现在的主流核聚变路线,核心是两种:托卡马克和惯性约束聚变(ICF)。托卡马克是用超强磁场把等离子体“圈”在真空腔里,像个磁笼子,典型代表是国际热核聚变实验堆(ITER)。ICF则是用激光把燃料靶丸“轰”到极高压,像美国国家点火装置(NIF)。

  但这俩只是大方向,细节上还能细分。比如,托卡马克里,有人用低温超导磁体,有人用高温超导;有人搞大装置,有人搞小型化。

  中国的能量奇点直接All in高温超导托卡马克,赌小型化、低成本的路线;聚变新能则更偏传统托卡马克,但强调工程集成效率;

  举个例子,新奥集团的“玄龙-50U”的核心路线,是球形环结合氢硼聚变,听起来有点拗口,但其实就是一种特别的核聚变玩法。

  这个思路的特别之处,就在于“氢硼聚变”。核聚变燃料一般用氘和氚,这俩好搞反应,但会产生中子,带来辐射,得加厚防护,成本嗖嗖往上涨。

  新奥选的氢硼燃料(也就是质子和硼-11)就牛了,反应后主要生成带电的氦核,几乎没中子,干净得像个“绿色能源梦”。而且氢和硼在地球上储量超多,不像氚那么稀缺。

  核聚变作为“终极能源”,清洁、几乎无限,成了各国眼里的香饽饽。但问题是,大家等不及了!政府、资本、公众都盯着:你这“人造太阳”不能一直老烧钱不发电吧?

  举个例子,核聚变里最硬核的部件之一是超导磁体,这玩意儿就像个超级强大的“磁笼子”,得把上亿度高温的等离子体死死锁住,不让它乱跑。

  磁体得用超导材料一圈圈绕出来,精度要高,稍微差一点,等离子体就可能“越狱”,整个装置就炸了。

  像能量奇点的“洪荒70”托卡马克,用的就是高温超导(HTS)磁体,材料是稀土钡铜氧。中国的西部超导公司,早就给ITER项目供过超导线材,技术硬得不行。

  能量奇点直接跟国内这些供应商合作,拿现成的超导材料和技术,稍微优化一下,就做成了核聚变需要的超强磁体。造价比传统托卡马克低了至少一半。

  同样地,核聚变的另一个关键部件是真空腔体,这玩意儿就像个超级密封的“真空瓶”,得保证里面几乎没空气,不然等离子体会跟空气分子撞来撞去,反应就黄了。

  造芯片需要超干净的“无尘车间”,里面得用高精度真空设备,比如真空泵、真空腔体,来保证芯片刻蚀、沉积时没一点杂质。

  中国在5G基站、芯片制造领域,已经攒了不少真空技术的家底。比如,中微半导体这样的企业,早就掌握了高精度真空腔体的制造,能做出纳米级的密封结构。这些技术,核聚变直接“抄作业”就行。

  而国内的弘讯科技,在核聚变电源器领域与欧洲核子研究中心多年合作。为意大利EEI设计生产动态性能转换器系列,其有着稳定、精准、高速、灵活的设计功能,确保了等离体状态的稳定控制,为托卡马克系统提供了先进的直流/直流电源解决案,是核聚变的核心部件。

  这里有个数据是:ITER是35个国家联合搞的托卡马克项目,从2006年启动到2024年,预算已经从最初的50亿欧元飙到200亿欧元(约合220亿美元),而且还在涨。

  而能量奇点的“洪荒70”,总造价在1.3亿人民币(约0.18亿美元)左右,而且前后只花了两年多。

  类似地,新奥集团的“玄龙-50U”,总成本也仅在十多亿左右,从开始研发,到实现了全球首次百万安培级氢硼等离子体放电,总共只用了5年。

  先看技术这块儿。中国民企在核聚变上的技术路线,偏向于“剑走偏锋”,聚焦托卡马克和一些创新路线,靠着中国制造的工程优势猛冲。目前在托卡马克和氢硼聚变上跑出了世界级突破。

  美国民企呢?走的是“多点开花”的路子,路线五花八门,托卡马克、惯性约束、场反箍缩、斯特拉托啥都试,但整体技术成熟度方面,还是中国民企略占上风。

  举个例子,CFS是美国民企里搞核聚变的头牌,背靠MIT(麻省理工),用的也是高温超导托卡马克,跟能量奇点有点像。他们的SPARC装置,从2018年筹划到2024年底才完成磁体组装,预计2026年点火,周期8年。

  而Helion的“Polaris”项目号称2024年接近点火,但实际放电数据还没公开,计划2028年并网,周期也是8-10年。

  美国的工程速度慢,主要是因为供应链没中国那么“卷”,比如CFS的超导磁体得从日本、欧洲进口,交付周期动辄半年,成本还高。

  但美国强的地方,一是民企融资能力强(动辄几十亿美金),二是理论创新能力突出,像MIT、普林斯顿直系人才,经常会投入民企。

  把技术、工程、融资、底层理论这几块儿综合起来,中美民企目前的优劣势,可以说相互抵消,双方大致站在“同一起跑线”上。

  不过,可控核聚变的一个特殊之处就在于:理论上的创新,其实没别的“深科技”那么重要,因为可控核聚变,是个典型的“理论容易、工程地狱”的领域。

  但是70年过去了,真正在实验中实现Q1(能量输出大于输入) 的,只有英国的JET +美国的NIF +中国EAST这些“半国家项目”。

  所以,在完成“人造太阳”这个世纪壮举的路上,人类真的只有脚踏实地,一步一个脚印地去踩过工程上的所有沟沟坎坎,才能踏平坎坷成大道。

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