強磁場驅動聚變產業破局
在“十五五”規劃建議前瞻布局聚變能的背景下，強磁場技術正成為推動聚變能從實驗室走向商業化的重要支撐。當前，成都正在以聚變技術為紐帶，匯聚全球創新資源，加速推進“人造太陽”商業化進程。“更強的約束力能讓上億度高溫等離子體得到有效管控，這是高效聚變反應的基礎;磁場強度提升可有效縮減托卡馬克裝置體積;同時能實現裝置長脈沖甚至連續穩態運行，為未來電站持續供電提供保障。”馮勇進開門見山地對記者表示，高溫超導磁體作為強磁場技術的核心載體，相比傳統低溫超導或銅線圈，具備更多核心優勢，為聚變產業化破局提供關鍵路徑。作為成都核聚變產業走廊核心力量，西物院以技術策源、產業牽引、開放合作三重角色筑牢發展根基，強磁場技術貫穿其中。技術層面，西物院自主研發的中國環流三號是目前國內規模最大、參數最高的磁約束核聚變裝置，實現國內首次“雙億度”及“百萬安培億度高約束模式運行”，聚變三乘積達到10的20次方量級，躋身國際前沿。同時，在等離子體智能控制、聚變堆材料、聚變能量導出、等離子體技術應用等關鍵技術領域持續突破，構建起核心技術底座。在產業集群帶動層面，西物院既當好產業鏈上游的“發動機”，圍繞裝置建設需求推動關鍵部件國產化，其研制的國際熱核聚變實驗堆(ITER)鎢第一壁原型手指對部件達到國際先進水平并斬獲批量制造合同，牽頭中方聯合體中標ITER邊緣局域模電源系統項目;又做好聚變中間技術的持續外溢，研制的等離子體高溫熔融系統“龍焰一號”納入華龍后續機型研發工藝清單;還做好國際合作的“樞紐站”，推動中國環流三號成為ITER衛星裝置，依托國際原子能機構(IAEA)全球首個“聚變能研究與培訓協作中心”提升我國在全球聚變領域的話語權。西物院還在國際標準制定方面取得突破，基于第一壁的研制，主導編制了國際聚變領域首個ISO標準，填補了ISO在核聚變領域的標準空白，為走廊注入開放發展動能。
AI賦能與超導轉化雙線突破
“核聚變等離子體具有極高的溫度與能量，處于非常活躍、不穩定的狀態，在裝置運行過程中，我們需要對外部的磁場進行毫秒級的動態調整，來長時間維持對等離子體的約束。”馮勇進對記者表示，在傳統的控制邏輯下，這一過程需要“操縱員”設定精密的控制邏輯，配置大量的控制參數來完成。而AI幫助西物院在這一任務上實現了類似“自動駕駛”的效果。“我們首先使用深度學習模型對大量歷史實驗數據進行學習，掌握等離子體的演變規律，構建出聚變裝置的‘數字孿生體’，然后設計了一個強化學習的智能體，也就是AI操縱員。”馮勇進告訴記者，近期這一“AI操縱員”被部署于中國環流三號，實現了接近3倍能量約束時間的“自動駕駛”效果。不過，馮勇進坦言，“AI操縱員”目前僅能在固定環境和目標下發揮作用，對復雜多變的實驗工況處理能力不足，未來西物院也會嘗試引進生成式模型等前沿技術進行持續攻關。強磁場環境下的技術突破，是聚變能發展的核心命題。馮勇進告訴記者，西物院在等離子體控制領域已實現多項階段性成果，中國環流三號在2024至2025年實驗周期內，等離子體電流穩定達1.5兆安可重復運行，離子溫度突破1.2億度，電子溫度突破1.6億度，聚變三乘積刷新國內同類裝置紀錄，穩步邁入燃燒實驗先導區域。當前，依托西物院六十年研發經驗的基礎組建的中國聚變能源有限公司全力推進可控核聚變的工程化和商業化，目前正加快推動中國環流四號高溫超導實驗裝置建設，逐步構建起高溫超導磁體從實驗室到工程化的完整轉化路徑。不過，馮勇進告訴記者，目前高溫超導磁體產業化仍面臨兩大核心瓶頸：“大型裝置超導強場線圈的機械結構增強及失超保護技術，直接關系裝置安全穩定運行，這是我們后續重點攻關的方向。”
全鏈協同邁向2045商用目標
聚變能的商業化落地，離不開產學研生態的協同發力。馮勇進表示，西物院正以可控核聚變創新聯合體為紐帶，聯合國家電網、南方電網、東方電氣、西南交通大學等各方力量，在高強度結構鋼、高溫超導帶材、失超監測等關鍵技術領域開展協同攻關，形成“研發-驗證-轉化”的閉環體系。談及未來10-20年規劃，馮勇進明確，中國聚變堅定不移走高溫超導路線，核心目標是實現20特斯拉以上大型磁體工程應用，健全研發與供應鏈條，實現全鏈條可控以降低成本。按照“實驗堆-示范堆-商業堆”三步走的核能發展一般規律，預計在2045年建成我國首個商用示范堆。按照規劃，西物院期待在2027年開啟聚變能燃燒實驗，2030年左右具備工程實驗堆研發設計能力，2035年左右建成首個工程實驗堆，逐步實現聚變能商業化落地。他同時建議，國家層面需進一步發揮新型舉國體制優勢，優化研究項目布局，加快技術從機理研究向工程應用轉變，同時加強高校相關專業配置，補齊高水平核聚變技術人才短板。
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