核聚变

目的 磁约束可控核聚变方案被视为未来解决全球能源问题的重要途径，作为磁约束聚变装置的核心元件，磁体在产生和维持等离子体稳定状态中起着关键作用。为此，对国内外典型磁约束可控聚变装置的磁体结构和规格进行了综述。 方法 回顾了聚变磁体从铜基到低温超导乃至高温超导的技术演变，系统归纳了各类典型聚变装置的磁体系统结构及其性能参数。同时，探讨了当前磁体研发过程中面临的技术挑战，并对未来发展进行了展望。 结论 磁体技术的进步对于提升聚变装置性能和加速实现聚变能源的商业化至关重要。随着高温超导材料的应用和新型磁体设计的不断优化，聚变能源的实用化正逐步向现实迈进。

近日，全球目前规模最大的核聚变反应堆——欧洲联合环状反应堆（JET）的科研团队宣布，取得了核聚变技术的突破性进展，该反应堆在连续5秒的时间内产生了59兆焦耳的能量，有测算称，这相当于11兆瓦电力，大约能够为一个普通家庭提供一天的电力。据了解，这打破了该装置在1997年创下的22兆焦耳核聚变能量的纪录，同时也创造了新的世界纪录。

​2024年1月8日四川成都市政府印发《关于前瞻培育未来产业构筑高质量发展新动能的实施意见》。《意见》提出，成都将重点培育先进能源等七大方向。其中重点能源领域，近期重点培育绿色氢能、新型储能等细分领域，推动制氢、储氢、运氢、用氢的基础材料、关键零部件和成套装备研发和产业化，加快“光储充”等新型储能设备产业化布局，积极探索固体氧化物燃料电池、液流电化学电池技术路线；中远期重点培育先进核能细分领域，攻关电磁驱动聚变、磁约束可控核聚变等新一代先进核能系统核心技术。

目的 为了真实反映聚变中子辐照特性损伤，有必要开展高通量聚变中子源的研究。磁约束氘氘聚变中子源预研装置是国际首台可实现场反等离子体大压缩比级联磁压缩的实验装置，作为该装置核心部件之一的磁压缩磁体，设计要求中心磁场的磁感应强度在500 μs内从0 T上升至7 T，为此，提出了针对磁压缩磁体导体部分的设计思路。 方法 围绕磁体的导体设计，从导体材料选取、导体匝间距离与导体径向厚度3方面入手，通过有限元仿真软件分析导体应力情况，得到了导体材料电导率、导体匝间距离以及导体径向厚度对导体应力的影响。 结果 确定了下一步磁体的设计思路，即在欧姆损耗允许的范围内适当选择电导率偏低的导体材料,在轴向空间允许的范围内通过增加绝缘层厚度的方式适当增加导体匝间距，在材料许用应力的范围内适当减小导体径向厚度以降低建设成本。 结论 随着中子源预研装置项目的进一步推进，所提出的设计思路可为磁压缩磁体装置的设计提供优化方向。

目的 为支持国际热核实验堆交流/直流变流器系统的测试需求，并适用于未来聚变磁体电源的高精度控制标准，研发了一套适用于高功率直流测试平台的实时控制系统。 方法 选择QNX实时操作系统作为核心平台，并结合美国GE公司提供的反射内存技术，构建了一个实时高速数据交换的网络架构。该系统设计了多种运行模式以应对不同的测试场景，同时实施了不同等级的安全连锁机制来保障设备的安全性。此系统具备变流器运行参数的设定、故障识别、设备状态监测及毫秒级别的实时控制与安全保护功能。 结果 经由实验验证，该系统展示了其在高功率环境下的稳定性和可靠性，实现了对120 kA稳态电流和500 kA脉冲电流的精确控制。此外，该系统不仅满足了实时控制的基本要求，而且在多模式操作中确保了设备的安全联锁和持续稳定运行。 结论 所设计的高功率直流测试平台实时控制系统实现了高效的多模块同步控制，完全符合严苛的毫秒级控制周期要求。

根据《意见》，未来重点任务将前瞻部署新赛道，其中未来能源方面。聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域，打造“采集-存储-运输-应用”全链条的未来能源装备体系。研发新型晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等高效太阳能电池及相关电子专用设备，加快发展新型储能，推动能源电子产业融合升级。

新一代人造太阳“中国环流三号” 项目，在国际上首次发现并实现了一种先进磁场结构，对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义。