位于成都科學城的四川省重大科技基礎設施項目——準環對稱仿星器迎來重要進展,其主體結構近日順利完成封頂。這一裝置預計于2027年投入運行,建成后將填補我國在仿星器研究領域的技術空白,為全球磁約束聚變研究提供全新實踐路徑。
仿星器是一種受控核聚變裝置,其設計原理是通過模擬恒星內部的核聚變反應,將氫同位素氘和氚的等離子體約束并加熱至約1億攝氏度,從而引發核聚變以獲取持續能量。目前國際上具有代表性的仿星器裝置是德國的“螺旋石7-X”。我國自主研發的準環對稱仿星器測試平臺,通過實驗在國際上首次利用三維模塊化線圈實現了超高精度的“準環向對稱磁場位形”,使我國成為繼美國、德國之后,第三個掌握該高精度制造工藝的國家。
西南交通大學聚變科學研究所所長許宇鴻介紹,科研團隊歷時五年研發設計制造的三維模塊化線圈,其精度誤差小于1毫米。這種高精度線圈能夠獲得超高精度的準環向對稱磁場位形,有效降低了新靜電輸運損失,提高了等離子體約束性能,為穩態磁約束聚變裝置的磁場位形優化開辟了新途徑。國際能源署“仿星器-螺旋器”技術合作項目委員會主席羅伯特·沃爾夫評價稱,這一成果為科學界帶來了新的先進位形仿星器,通過優化磁場位形,為未來磁約束聚變提供了新方法、新技術。
可控核聚變因其資源豐富、清潔綠色、安全高效等特點,被視為“人類未來理想終極能源”的首選方案。當前,可控核聚變技術主要分為磁約束和慣性約束兩大類,其中磁約束路線以托卡馬克和仿星器為代表,慣性約束路線則包括激光聚變和Z-箍縮技術。今年6月,中核集團核工業西南物理研究院研發的新一代人造太陽“中國環流三號”托卡馬克裝置,實現了百萬安培億度H模,聚變三乘積達到10的20次方量級,標志著中國聚變研究進入燃燒實驗階段。
許宇鴻指出,與托卡馬克相比,仿星器雖然技術更為復雜,但具有無需電流驅動、可穩態運行等優勢,能夠避免等離子體電流引發的大破裂問題。傳統仿星器的約束性能低于托卡馬克,而“準環對稱”磁場位形則兼具了托卡馬克的高約束性能和仿星器的穩態運行特點,符合未來商用聚變堆的發展需求。在磁約束技術路徑之外,成都在慣性約束路線方面也取得顯著進展。成都高新區依托中國工程物理研究院激光聚變研究中心,規劃建設高效激光聚變能源關鍵科學技術研究設施,打造kJ@10Hz級激光束線、高效率直接驅動束靶耦合實驗平臺等裝置。同時,成渝(興隆湖)綜合性科學中心的電磁驅動聚變大科學裝置正在加速推進,系統配置超高功率脈沖強流驅動器平臺、聚變靶場物理參量綜合測試診斷系統等試驗設施,為Z-箍縮局部體點火聚變可行性研究提供關鍵支撐。











