【中國人造太陽】關鍵磁鐵驗收 582公噸破世界紀錄 全數國產 目標2030年演示發電

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當全球多國仍在為核聚變「何時商業化」爭論不休,中國一項被稱為「人造太陽心臟」的部件,剛剛悄悄完成了驗收。這是一次工程能力的展示,還是距離真正發電仍有一大段路要走的階段性突破?

據官方公布,中國科學院合肥物質科學研究院近日宣布,全球體積最大的核聚變反應堆用超導磁鐵已完成綜合驗收,這個環形場超導磁鐵重達 582 公噸,體積相當於國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)同型號磁鐵的 1.3 倍,儲能則達對方的 3 倍,且全數採用國產物料及工藝製造。

【國產突圍】6年研發 全鏈條自主製造

這項磁鐵是「人造太陽」計劃中最核心的部件之一,其作用是以強大磁場將攝氏過億度的電漿(plasma)懸浮約束在真空腔內,避免其接觸反應爐壁。據消息指,項目歷時 6 年,經歷設計、預研、研製及測試多個階段,磁鐵所用的特種不鏽鋼、絕緣材料以至超導材料,全鏈條實現 100% 國產化,累計取得 47 項專利,並制定 14 項行業標準。研究團隊又提到,磁鐵須在超低溫、強電流、高輻射及高應力等極端環境下,維持長達 60 年的穩定運作,對材料及工藝要求極高。

【對比ITER】體積大3成 儲能勝3倍

這座磁鐵之所以備受關注,在於其規模與性能均超越國際同類項目。長 21 米、闊 12 米、高 3.3 米的 D 形磁鐵,體積是 ITER 同型號磁鐵的 1.3 倍,儲能容量更達對方的 3 倍,是目前全球體積最大的核聚變反應堆超導磁鐵。未來將有 16 個相同磁鐵組裝成完整的環形磁場,線圈運行電流達 10 萬安培,於電漿中心產生 6.5 特斯拉的磁場強度,用以約束溫度遠超太陽核心(約 1500 萬度)的電漿。

項目 中國新磁鐵 ITER同型號磁鐵 洞察
重量 582 公噸 約 310-360 公噸(估算) 規模明顯領先
體積 1.3 倍(相對值) 基準 1 倍 結構更龐大
儲能 3 倍(相對值) 基準 1 倍 磁場約束能力更強
物料來源 100% 國產 多國聯合供應 擺脫進口依賴

【路線圖】2027年建成BEST 2030年前後演示發電

這座磁鐵並非孤立成果,而是「緊湊型聚變能實驗裝置」(BEST)的關鍵組件。據消息指,BEST 總裝工作已於稍早展開,目標於 2027 年底建成,屆時將是全球首個嘗試演示核聚變發電的裝置;研究團隊期望在 2030 年前後,透過核聚變反應點亮「第一盞燈」,象徵人類向可控核聚變發電邁出實質一步。核聚變被視為理論上近乎無限、且不產生高放射性廢料的能源,多國近年均加快相關研發,包括美國、歐洲及日本等地的私營與官方項目,全球「聚變競賽」態勢漸趨明顯。

【現實骨感】商業化仍是漫長工程

不過,驗收一個磁鐵部件,距離「發電上網」仍有相當距離。核聚變技術要走向商業化,除了要克服電漿持續穩定運行的工程難題,亦要解決發電效率、成本控制及大規模量產等問題,業界普遍預期即使 BEST 如期於 2027 年建成,其後仍需多年時間反覆測試及優化,才有機會邁向真正商用發電廠。換言之,今次驗收更多是為 2030 年演示發電鋪路的其中一塊拼圖,而非終點。

今次驗收證明中國在超導磁鐵這項核聚變核心技術上已具備自主製造能力,亦為 BEST 裝置如期推進提供關鍵基礎。然而,從實驗裝置到商業發電廠之間,仍隔著多年的工程驗證與成本考驗 — 「人造太陽」何時真正能為電網供電,仍需時間交出答案。

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撰文:經一編輯部