星际万象笺
2026-08-14 15:39来自 科学看点

人造太阳的研究需要哪些关键技术?

  要在地球上造出一颗能稳定发光发热的“人造太阳”,需要同时攻克超导磁体、极端材料、燃料自循环等多领域顶尖技术,其中超导磁体、等离子体控制和燃料自持是三大核心支柱。

  一、超导磁体技术:构建约束等离子体的“无形磁笼”

  核心作用:可控核聚变需将燃料加热至上亿摄氏度,任何实体容器都无法承受,必须依靠超强磁场将高温等离子体悬浮约束,超导磁体正是产生这一“磁笼”的核心部件。

  最新突破:2026年6月,我国两款自主研制的聚变堆超导磁体完成技术验收。其中环向场超导磁体长21米、宽12米、高3.3米,重达58.2吨,是全球尺寸最大的聚变堆超导磁体,储能是国际ITER同类磁体的3倍,且实现100%国产化。

  国产化意义:特种不锈钢、绝缘材料、超导线材全部自主研发,超导材料成本从每米400元降至100元,为未来商用堆建设铺平了经济性道路。

  二、极端材料技术:打造直面“太阳之火”的铠甲

  第一壁材料:聚变堆内部直面1亿度以上等离子体的“第一壁”,需承受14MeV高能中子轰击和粒子溅射。我国已实现第一壁全流程自主研制,采用钨基特种材料,工艺达国际领先水平。

  偏滤器心脏部件:直面数千万度温度约束和杂散等离子体,是装置的“心脏部件”。中国环流三号的核心偏滤器已完全由国内企业制造。

  抗辐照与冷热共存:需开发扛住几十年中子轰击不失效的合金,同时装置内部需在-269℃超低温下运行超导磁体,与上亿度高温共存,设计极为复杂。

  三、氚燃料自持技术:实现“自己添柴”的循环闭环

  燃料困境:聚变主燃料氚在自然界几乎不存在,未来商业堆必须实现氚的增殖与循环。

  氚增殖包层:利用聚变产生的中子轰击锂材料,原地增殖出新的氚并循环使用,目前全球尚处于攻关阶段。

  燃料闭环管理:包括氚提取、回收、安全存储等工艺。随着BEST等装置从科研样机走向工程验证,氚工厂成为聚变能源系统的刚需,工程化必须解决的重大技术挑战之一。