中國開始建設核聚變工程試驗堆,成功率90%

核聚變發電是人類的終極能源,各個國家都想在這一領域拔得頭籌,以便在未來的科技領域取得優勢。當美國的慣性約束核聚變還在宣傳Q值(功率輸出輸入比)大於1的時候,中國已經開始設計Q值等於30的聚變工程試驗堆了。中國聚變工程試驗堆,英文簡稱CFETR。CFETR分為兩個目標來實現其任務,一期目標是實現穩態氘氚執行和氚自持。CFETR目標明確,最大限度利用國際合作,主要是參照ITER(國際熱核聚變實驗堆),爭取3-5年內完成閉環工程設計和R&D建設。

中國開始建設核聚變工程試驗堆,成功率90%

CFETR和ITER不一樣,ITER主要進行科學實驗,既不能氚自持也不能發電,ITER的目標是實現聚變功率增益等於10,維持400秒,它也分兩步實現,一期實現Q=5,功率20萬千瓦,二期實現Q=10,功率50萬千瓦。爭取實現Q大於20,維持3秒。CFETR主要進行工程試驗,目標是實現氚自持和發電,Q=30,一期20萬千瓦,二期50-100萬千瓦,為建造聚變工程示範堆(DEMO)積累經驗。CFETR的中子量比ITER大2-3個量級,包層的遮蔽要求比ITER高2個量級,需要確保超導磁體在20年內不受中子輻射損傷。CFETR至少有四種產氚方法,其中兩種要在未來的DEMO應用。

中國開始建設核聚變工程試驗堆,成功率90%

透過中國EAST和國際ITER的實驗和建設,建設CFETR的成功率大於90%,把握較大。目前僅在少數幾項技術方面缺乏積累,需要進一步研究和試驗,這幾項技術包括實驗包層及材料、遠端智慧遙控、大型氚工藝、燃料迴圈等。CFETR成功之後,下一步就是建設聚變示範堆(DEMO),為聚變商業堆積累運營經驗。聚變商業堆單機容量500萬千瓦以上,到時全國擺個100臺聚變堆,就有5億千瓦,其發電量就佔了全國一半,另一半可由風電、光伏電、水電及少量天然氣發電組成。

中國開始建設核聚變工程試驗堆,成功率90%

CFETR在2021年啟動建設,可控核聚變發電不是永遠要等50年,而是10年建成試驗堆,20年建成示範堆,30年建成商業堆。