问题:能源转型进入深水区,如何在保障安全稳定供应的同时,实现更清洁、更高效、更可持续的能源结构,是各国共同面临的现实课题。
风光等可再生能源快速发展,但其波动性、消纳与储能等问题仍需要系统性解决。
以氘、氚等轻核聚变释放巨大能量为原理的可控核聚变,被认为可能在中长期提供稳定、低碳的新型基荷能源,因此被业界称为“终极能源”的重要候选。
原因:可控核聚变之所以受到高度关注,核心在于三点优势。
其一,燃料潜力大。
氘可从海水中提取,氚可通过锂增殖获得,理论上资源约束更小。
其二,环境负担相对低。
聚变过程不产生传统意义上的温室气体排放,长寿命高放废物相对较少,符合全球低碳转型方向。
其三,安全特性更可控。
聚变反应对条件要求极高,失去约束时反应自熄,事故外溢风险与传统裂变模式不同。
不过,聚变工程化长期受限于等离子体稳定约束、材料耐辐照、超高热负荷处理、氚闭式循环等难题,既需要基础研究突破,也需要工程系统集成能力的持续迭代。
在这一背景下,上海临港集聚的部分科创企业开始将目光投向更具前瞻性的能源技术路线。
能量奇点能源科技(上海)有限公司提出,以高温超导技术为关键抓手,研发托卡马克装置并追求聚变能量增益因子Q值大于10,即输出的聚变功率显著超过外部加热功率,向“能量净增益”与工程放大发电迈进。
企业方面认为,高温超导可在更高磁场条件下实现更紧凑的装置设计,若在成本、制造与运行可靠性上形成优势,有望缩短从实验装置到示范电站的工程路径。
影响:从产业与城市发展角度看,聚变研发牵引度高、外溢效应强。
其链条涵盖超导材料与磁体制造、低温工程、电源与脉冲功率系统、真空与精密加工、等离子体诊断控制、先进材料与热管理、辐照与安全评估等多个领域,能够带动高端制造、基础材料与科研服务协同升级。
对于临港这样的新兴产业承载区而言,若能形成“研发—试验—制造—应用”闭环,将有望提升城市在未来能源科技赛道的辨识度与竞争力。
同时,聚变若取得关键节点突破,也可能在中长期对电力系统形态产生深刻影响:提供更稳定的清洁电源选项,降低对化石能源的结构性依赖,并为深度脱碳提供新的技术支点。
对策:聚变商业化仍处于从科研装置向工程示范跨越的阶段,既需要企业敢于投入,也需要更完整的生态支撑。
业内普遍认为,下一步应在几方面同步发力:一是坚持以关键指标牵引研发路线,围绕高磁场高温超导磁体可靠性、等离子体稳定控制、偏滤器与第一壁耐热耐辐照、氚增殖与回收等瓶颈建立可验证的工程里程碑。
二是推动产学研协同,强化与高校院所的基础研究联动,形成从物理实验到工程验证的快速迭代。
三是完善产业配套与标准体系,围绕超导线材、关键部件、测试平台、质量认证、安全监管等建立可复制的产业化条件。
四是优化长期资本与人才供给机制,聚变研发周期长、风险高,需要耐心资本、稳定研发团队以及跨学科工程人才的持续投入。
前景:多位业内人士判断,未来十年将是聚变技术从“能量增益验证”走向“并网发电示范”的关键窗口期。
相关企业负责人也提出,2030至2035年前后全球或将出现核聚变意义上的“第一度电”。
这一判断既体现了技术进展的加速度,也提示了不确定性仍然存在:从实验装置获得瞬时能量增益,到实现长时间稳态运行、具备工程可靠性和经济性,再到通过电站系统实现稳定输出,每一步都需要跨越材料、控制、维护与成本等多重关口。
总体看,高温超导托卡马克因装置紧凑化潜力与性能提升空间,被视为更有希望率先打开商业化通道的路线之一;但能否真正形成规模化电力供给能力,仍取决于关键工程指标能否在可预期成本内达成。
在这场关乎人类未来的能源革命中,中国科研力量正从跟跑者转变为并跑者。
年轻科学家敢为人先的创新勇气与务实严谨的科研态度,折射出我国科技自立自强的时代精神。
当"人造太阳"的光芒最终照进现实,不仅将重塑全球能源格局,更将见证中国智慧对人类文明进步的又一次重要贡献。