星环聚能新材料助力核聚变商业化

星环聚能新材料助力核聚变商业化

近日，陕西星环聚能科技有限公司宣布在高压核聚变实验中取得重要进展，通过引入新型材料成功提升了实验装置的性能。这一突破标志着中国可控核聚变商业化进程迈出关键一步。

星环聚能是清华大学科技成果转化项目，公司首席科学家谭熠负责了中国第一台球形托卡马克SUNIST的运行、维护和升级改造，有超过20年的磁约束核聚变研究经验。2021年，星环聚能的技术路线准备完毕，成立公司便成了水到渠成的事。

2024年6月，星环聚能实现了新的研发进展，等离子体温度达到预期，等离子体电流再创新高，一号装置CTRFR-1设计接近完成。公司计划在未来十年内完成两个重要里程碑：一是预计在2027年建成下一代实验装置CTRFR-1，连续稳定的通过重复重联方案将等离子体加热至一亿摄氏度，彻底验证工程可行性；二是再用3至5年的时间建设一个能够输出电能的商业化聚变示范堆。

在可控核聚变的研究上，技术层面已经非常成熟，而难以突破的点就是在材料上，只要攻克材料这道关卡，那么可控核聚变将会变成现实。

美国麻省理工学院（MIT）研究团队发现了一种名为稀土钡铜氧化物（ReBCO）的新材料，这种材料将超导温度从4开尔文提升到20开尔文，不仅大大降低了核聚变反应堆的体积，也使成本降低到原来的1/40。这一突破意味着可控核聚变技术可以从实验室走向实际应用。

中国在核聚变领域已形成国家项目和商业公司并举的格局。2024年1月，工业和信息化部等七部门联合印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，明确支持核聚变等未来能源技术发展。星环聚能作为国内领先的商业核聚变公司，已获得数亿元Pre-A轮融资，资金将主要用于新一代聚变验证装置的设计、研发和建造。

中国在核聚变新材料方面具有显著优势。ReBCO材料的主要成分稀土和钡，中国储量均居世界首位。这种新材料的发现，加上中国在磁性约束方向上的技术积累，以及60多家单位组成的产业联盟，使得中国在可控核聚变商业化方面具备独特优势。

国际上，ITER计划2025年首次等离子体放电，MIT利用新材料突破降低成本，第一光聚变公司创造压力新纪录。根据国际原子能机构的调查，65%的核物理学家认为2035年左右可控核聚变将实现商业化并网发电，到2040年这一比例将达到90%。

星环聚能CEO陈锐表示，商业公司在保证实验安全可控的前提下，更加追求性价比和速度，也更大胆地采用新兴技术。公司研发建造的紧凑型、小型化的球形托卡马克聚变实验装置，可以有效地降低材料和建设成本，减少项目投资，加快研发迭代的速度。

聚变研发的技术复杂度和集成度非常高，且跨越了长周期，因为它尝试在地球上模拟太阳核心的极高温和高压条件，这极大挑战了物理学的极限。更艰难之处在于，研究者们无法一次性做出一个完美的实验装置，需要经过多次迭代，逐步靠近最终的技术指标。“就像一个人从没有制造过汽车，就不可能立刻制造出一辆超级跑车。”陈锐表示。

商业公司的特点之一是能够在每一次迭代中加入更新的技术，同时将性能指标提高一些，以此来减少迭代次数，大幅度地缩短研发周期。陈锐表示，商业公司能更灵活地进行创新，但所有创新都伴随的风险。如何在风险与创新之间找到平衡，这实际上是一个决策问题。“不同的团队有不同的风格，有的保守，有的激进，并没有所谓的最优解或唯一解。”

随着新材料的应用和技术创新，星环聚能有望在未来几年内实现更多里程碑式的技术突破，为全球能源行业带来革命性的变化。