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“人造太阳”材料重大突破,中国可控核聚变迈出一大步

作者: 预见大模型 高端材料 AI电力 #AI电力 #高端材料

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在业界,可控核聚变装置称为“人造太阳”,是未来重要的清洁能源。

而在“人造太阳”的宏伟蓝图里,中国再一次迈出了决定性一步。近日,我国科研团队成功制备出第二代高温超导带材的核心材料——哈氏合金(C276)金属基带 ,这一长期依赖进口的关键材料终于实现了国产化。这一突破由中科院金属研究所团队完成,标志着我国在可控核聚变技术产业链中打通了又一“卡脖子”环节。

哈氏合金(C276)金属基带为何重要?这一突破又会对中国可控核聚变行业起到怎样的关键作用呢?

哈氏合金(C276)金属基带国产化,补上“人造太阳”的基石

哈氏合金(C276)金属基带是第二代高温超导带材的核心支撑基底,被广泛用于核聚变装置中的超导磁体结构支撑层 。此前,这一材料几乎完全依赖进口,价格昂贵且交货周期漫长,长期制约着我国核聚变工程的进度。

C276是一种以镍为主、含铬、钼等元素的高耐蚀合金,具有优异的抗氧化、抗应力腐蚀性能和良好的加工性。在“人造太阳”的结构中,它既要承受超导磁体的强应力,又要保证在复杂环境下长期稳定运行。没有它,就无法产生足够强大的磁场,来“约束”住高达上亿摄氏度的等离子体。

正因如此,金属基带的质量要求极为严苛——纯度、韧性、表面平整度、厚度公差都必须控制在微米级别。此次国产化成功,不仅是材料科学的突破,更是工业制造体系的整合成果。据悉,团队通过优化热加工工艺、控制成分比例与显微组织,已实现高纯净吨级工业化制备,为后续大规模应用奠定了基础。

核聚变的“材料战争”

核聚变,是人类的终极能源。它以氢为燃料,不产生碳排放,能量密度极高——理论上一升海水可释放出相当于300升汽油的能量。

但要实现可控核聚变,人类需要同时征服高温、强磁场、辐照、材料老化 等多重技术难题。从材料角度看,核聚变装置是一个极端实验场:超导磁体需在低温下长期运行,承受强应力;反应堆壁面需抵御高能中子轰击,故而结构材料需兼具强度、导热性与抗腐蚀性。

从“东方超环”(EAST)到“人造太阳”示范堆(CFETR),中国在核聚变领域正逐步完成从科学实验到工程化验证的跨越。

EAST装置早已实现了1亿摄氏度、持续1000秒的高温等离子体运行 ,刷新全球纪录;CFETR项目也在加速推进,目标是建成全球首个能实现“净能量输出”的聚变实验堆。而这些目标背后,材料是决定成败的关键一环。

中国的核聚变产业,已从科研试验逐步延伸到产业布局。围绕材料、设备与能源工程,多个企业和研究机构正在构建各自的技术生态。

其中,弘讯科技围绕校正线圈电源等关键子系统在核聚变领域布局,与国内研究机构及民营聚变企业合作。广大特材则中标了“BEST”超导线圈盒机加工项目,供应超导线圈铠甲用材料及低活化马氏体钢 CLAM。

兰石重装的产品已应用于可控核聚变领域,公司表示将可控核聚变产业作为重要目标市场。而杭氧股份则专注于核聚变所需的气体与制冷环节,打造“气体提取—储运—制冷—回收”的全产业链。中泰股份研发的深冷技术现在已经应用于可控核聚变低温部分,旗下氦制冷机已在韩国核聚变研究装置运行,并向国内市场提供氦液化装置。

当关键材料、超导线材、低温系统相继实现国产化,中国在全球“人造太阳”竞赛中的地位,正在由“追随者”向“共创者”转变。未来十年,各项技术的推进,中国或将成为全球聚变能源产业化的重要推动力量之一。在这条从高温到冷静、从实验到现实的道路上,中国的“人造太阳”,正越燃越亮。

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