法国核聚变打破中国纪录!等离子体约束1337秒,但温度只有一半

牛头湖人世界 2025-02-22 15:10:33

1337秒!法国人用22分钟把太阳装进“钨笼子”,却只烧到中国一半火候。当全球目光还聚焦在中国EAST装置1亿度的“人造太阳”时,法国南部卡达拉舍基地的科学家们默默刷新了另一个维度——他们用钨合金打造的环形囚笼,将5000万度的等离子体稳定约束了整整22分17秒。这场跨越欧亚大陆的科技对决,正在改写人类能源革命的剧本。

法国人用钨笼子关闪电

2月12日,法国原子能和替代能源委员会(CEA)的实验室里,WEST托卡马克装置完成了一场精密到毫秒级的魔法。2兆瓦的加热功率持续注入,让氢等离子体在环形磁场中疯狂旋转,钨合金打造的偏滤器表面承受着每平方米1000万瓦的热流——这相当于把三峡大坝的发电量压缩进一张A4纸大小的区域。

CEA基础研究负责人安妮-伊莎贝尔·埃蒂安弗博士盯着实时监控屏,等离子体持续时间突破1000秒时,实验室爆发出压抑的欢呼。这个用前身装置Tore Supra改造的“钨笼子”,在2024年5月刚创下364秒纪录,不到十个月就将成绩提升了267%。

钨材料的秘密在此刻显现威力。相比EAST使用的石墨材料,钨合金在高温下不吸收氚元素,这让燃料循环效率提升15%。但代价是必须承受更剧烈的等离子体扰动——就像用金属勺搅动岩浆,稍有不慎就会引发磁面撕裂。

中国太阳的亿度执念

合肥科学岛上,EAST装置的工程师们正调试着新建成的大型超导磁体测试系统。1月20日,他们刚把1亿度等离子体维持了1066秒,这个温度足以在0.1秒内熔穿20厘米厚的钢板。全超导托卡马克的设计让磁场强度突破3.5特斯拉,是地球磁场的十万倍。

中科院等离子体所的实验日志显示,他们采用了“三明治”式磁场控制:外层超导线圈产生基础磁场,中层主动冷却系统维持低温,内层动态调整的补偿磁场精确抵消等离子体扰动。这种设计让能量约束时间从2012年的30秒跃升至现在的四位数。

代价同样明显。当温度突破8000万度时,装置内壁材料每小时要承受相当于核反应堆运行十年的辐射剂量。2024年的实验中,某个石墨组件在403秒时出现微裂纹,迫使团队紧急升级了实时监测算法。

黄金三角的生死博弈

核聚变界流传着“Q=3nTτE”的魔咒公式:能量增益等于密度、温度与约束时间的乘积。法国人选择用时间换温度,中国人押注温度搏未来,这背后是材料科学的终极较量。

WEST装置的钨偏滤器用了456个模块化组件,每个都配备独立冷却通道。这种设计源自ITER项目的技术验证需求,允许在实验后快速更换受损部件。而EAST的全超导结构追求极端工况下的稳定性,其真空室焊接精度达到0.01毫米,相当于头发丝的七分之一。

据国际原子能机构(IAEA)2024年报,全球27个主要托卡马克装置中,能同时实现5000万度和1000秒的仅有中法两国设备。美国DIII-D装置虽在3亿度创下瞬时纪录,但维持时间不足3秒。

商业化的最后一公里

在卡达拉舍基地东北方向80公里,ITER项目的巨型真空室正在吊装。这个耗资220亿欧元的工程,计划在2035年实现500兆瓦的净能量输出。WEST的实验数据直接关联ITER的钨偏滤器设计——他们需要证明这种材料能承受连续4000秒的等离子体轰击。

中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计图显示,其超导磁体将采用新型钇钡铜氧带材,临界电流密度比ITER使用的铌锡合金提升300%。据中核集团2025年披露,该装置计划在2030年前实现1.5亿度下3000秒运行,这需要把现有磁体系统的能量损耗再降低40%。

微软与Helion能源的购电协议泄露了行业野心:他们要求2028年前实现50兆瓦的持续供电。这个功率虽不及传统核电站的零头,却意味着核聚变首次跨越实验室与电网的鸿沟。

参考资料:

《法国核聚变重大突破,等离子体运行1337秒刷新世界纪录!全球核电时代一步之遥》,新智元,2025

《法国WEST核聚变装置新突破:等离子体维持时间长达22分17秒》,科技新闻网,2025

《法国核聚变实验装置取得重大进展》,STA科技及应用,2024

《法国的超导托卡马克装置:WEST》,可控核聚变,2024

《全球竞逐核聚变:重金投入 + 技术攻坚 商业化提速在望》,红塔证券,2025

《2025年可控核聚变行业分析:商业化加速推进,能源终极之路的曙光初现》,行业报告,2025

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