中国“夸父”又有新跨越成功打造聚变堆“盾牌”

xinwen.mobi · 发表于 2025-10-13 18:35:03

2025年10月13日，聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”（CRAFT）传来重磅消息——我国自主设计的国际尺寸最大、热负荷最高的偏滤器原型部件通过验收，这面聚变堆“盾牌”的诞生，标志着我国在磁约束聚变工程领域实现从跟跑到领跑的关键跨越。一、“盾牌”真身：偏滤器的硬核实力偏滤器是聚变堆的核心防护部件，相当于为堆芯筑起“防火墙”。此次“夸父”研制的偏滤器原型部件创下两项国际纪录：超高热负荷耐受：稳态热负荷能力达20兆瓦/平方米，相当于在指甲盖大小的面积上承受20千瓦功率的持续加热，这一指标远超目前国际主流装置的15兆瓦水平。研发团队创新采用平板结构设计，将钨表面温度精准控制在再结晶温度以下，避免材料因高温失效。纳米级精度控制：靶板面向等离子体表面的邻接误差小于1毫米，这种精密制造水平确保了等离子体约束的稳定性，为聚变堆长时间稳态运行提供了基础保障。该部件的设计还暗藏“黑科技”：混合偏滤器包层集成方案可使氚增殖率提升3%以上，为解决聚变燃料自持问题提供新思路；三种可正面拆装的靶板结构，验证了核心部件快速更换的可行性，大幅提升未来聚变堆的运维效率。二、技术突破：从材料到工艺的全面自主化“夸父”偏滤器的成功，背后是我国聚变材料与制造工艺的系统性突破：国产材料崛起：部件采用钾钨、弥散强化铜和低活化钢等国产先进材料，其中弥散强化铜的导热性能达到国际顶尖水平，为高热流排出提供关键支撑。双工艺路线保障：研发团队形成热等静压与钎焊加爆炸焊两条稳定工艺路线，攻克了异种金属连接、复杂结构成型等难题，相关技术已申请多项专利。值得关注的是，这些技术成果具有极强的跨界应用潜力。例如，高导热材料可用于新能源汽车电池散热系统，精密焊接工艺能提升航空航天部件的可靠性，有望带动高端制造产业链的升级。三、夸父工程：聚变能源的“练兵场”作为合肥综合性国家科学中心的第五个大科学装置，“夸父”的定位是聚变堆核心技术的“孵化器”。该设施总投资超20亿元，建设周期5年8个月，主要包含两大系统：超导磁体研究系统：搭建磁体性能测试平台，研发的高温超导磁体可产生强磁场约束等离子体，其技术指标对标国际热核聚变实验堆（ITER）。偏滤器研究系统：此次验收的原型部件正是该系统的核心成果，相关平台将持续开展等离子体与材料相互作用研究。目前，“夸父”已完成116项关键里程碑中的76项，预计2025年底全面建成。届时，这座拥有14座科研厂房的“聚变实验室”，将为我国下一代聚变工程堆（CFETR）的设计提供关键数据支撑。四、全球视野：中国聚变的协同创新之路我国在聚变领域的突破，始终与国际合作紧密相连。此次“夸父”的参建单位核工业西南物理研究院，同时承担着ITER计划中包层屏蔽模块的研制任务，已向法国发运首批48件核心部件。这种“国内攻关+国际验证”的模式，形成了技术迭代的良性循环。从EAST装置实现1.2亿℃长脉冲运行，到“夸父”偏滤器打破国际纪录，我国已构建起从基础研究到工程应用的完整聚变技术链条。按照安徽省“三步走”战略，我国计划2030年前完成聚变发电演示验证，2040年前后建成商业堆，“夸父”的技术成果将为这一进程注入关键动力。国际聚变界评价称，中国的突破“重新定义了托卡马克装置的能力边界”。随着“夸父”设施的全面建成，我国正从聚变技术的“追随者”转变为“规则制定者”，为人类终极能源梦想的实现贡献中国方案。

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