“但距离真正的商业发电(DEMO阶段),路还很长。ITER因工程问题延期,给我们敲响了警钟。国际普遍预测,乐观估计,实现商业聚变发电至少还需30-50年。我们面临的不是单一难题,而是系统性的工程极限挑战!”
随着会议进行,万一乐跟着做着笔记:
二、核心困境与攻关团队(分领域阐述):
1. 等离子体物理与约束(主导:中科院等离子体物理研究所 - EAST团队、核工业西南物理研究院 - HL-2M团队):
困境:高温等离子体湍流输运导致能量和粒子损失严重;高约束模式(H模)边界局域模(ELM)爆发可能损毁第一壁材料;长时间稳态运行下的等离子体稳定性控制(如破裂抑制)。
突出者:吴明远(湍流理论)、张卫国(实验物理与约束控制)。
主要方法:开发更精密复杂的磁位形控制算法(如雪花偏滤器);利用射频波(如ECRH、ICRF)主动控制湍流和抑制ELM;发展基于人工智能的等离子体实时预测与控制系统。
2. 第一壁与包层材料(主导:中科院合肥物质科学研究院、中国核动力研究设计院):
困境:面对14MeV高能中子辐照、极端热负荷(可达20MW/m2)、氚滞留与渗透、高剂量辐照下材料脆化肿胀失效。现有材料(如钨、低活化钢)在聚变堆极端环境下服役寿命堪忧。
突出者:李华(抗辐照材料设计)、王海(热工水力与材料耦合)。
主要方法:研发新型复合材料(如SiC/SiC、W合金);开发液态金属包层概念(自修复、在线除氚);利用高通量中子源(如中国绵阳研究堆CMRR)加速材料辐照测试;探索先进涂层技术(抗腐蚀、抗热冲击)。
3. 超导磁体与低温工程(主导:中科院电工研究所、西部超导材料科技股份有限公司):
困境:建造和维护成本高昂(占装置总成本40%以上);大尺寸、高强度、高精度超导磁体制造与集成(如ITER级D形线圈);极端条件下(强磁场、低温、高应力)的失超保护与稳定性;高温超导(如REBCO带材)应用成本及工程化挑战。
突出者:陈光(大型超导磁体工程)、刘伟(高温超导应用)。
主要方法:优化Nb3Sn、NbTi超导磁体设计与制造工艺;推进高温超导强场磁体(>20T)研发,降低成本;发展更高效可靠的失超检测与保护系统;探索新型低温制冷与热管理技术。
4. 氚自持与燃料循环(主导:中国原子能科学研究院、清华大学):
困境:氚(T)是聚变燃料,自然界稀缺且具放射性。需在堆内通过中子与锂包层反应实现“氚增殖”(TBR>1.05)。氚的渗透、滞留、回收、纯化、安全存储是巨大挑战。
突出者:赵立(氚工艺与安全)、钱枫(锂铅包层设计)。
主要方法:优化固态(锂陶瓷球床)或液态(锂铅合金)包层设计以最大化TBR;研发高效氚提取与纯化技术;开发氚滞留量低的新型结构材料;建立严格的氚安全监控与包容体系。
5. 能量转换与系统集成(主导:哈尔滨工业大学、上海交通大学):
困境:如何高效(>40%)将高温等离子体热能转化为电能?如何解决聚变堆庞大的废热排放问题?如何实现聚变-裂变混合堆等复杂系统的安全、高效、紧凑集成?
突出者:孙阳(先进布雷顿循环)、周强(聚变电站系统工程)。
主要方法:研究超临界CO?循环、氦气轮机等高效热功转换技术;探索利用聚变中子驱动次临界包层(产氚/增殖核燃料/嬗变核废料)的混合堆概念;发展数字化反应堆与智能运维技术。
每一位专家的发言都伴随着强大的思维愿力波动。在万一乐的视野中,这些波动如同无数色彩斑斓的溪流,在会议室上空交织、碰撞、融合。当专家们阐述某个困境或提出某个解决方案时,其相关的思维愿力便会在虚空中凝聚成或明或暗、或大或小的光团。
会议进行到白热化阶段,讨论集中在两个最棘手的瓶颈上:
1. 等离子体湍流输运抑制(吴明远团队提出):现有模型预测与实验结果仍有不小差距,难以精确指导控制策略。
2. 聚变中子辐照下材料肿胀失效的微观机制(李华团队提出):高通量中子辐照实验周期长、成本高,理论模拟难以准确捕捉复杂缺陷演化。
就在这两个问题被反复争论、陷入僵局时,万一乐敏锐地捕捉到:在吴明远和李华阐述各自困境的瞬间,他们话语中蕴含的强烈求解欲望,与在场众多等离子体物理学家、材料学家心中共鸣的期盼愿力,产生了奇妙的交感!
如同在贝林妥单抗项目优化时,张立峰团队在生死压力下迸发的集体灵感一样!无数微弱的、指向同一个目标的白色愿力丝线,在虚空中自发地汇聚、缠绕,最终在代表这两个问题的光团周围,形成了两股清晰可见的、充满勃勃生机与希望的乳白色光流!这两股光流指向的方向,并非现有讨论的主流思路,而是两个被忽略或认为过于激进的“角落”!
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