2025年12月26日

聚变能被誉为人类的“终极能源”,其原理是模拟太阳内部的核聚变反应,将轻元素聚合为重元素并释放巨大能量。10月1日,位于安徽合肥未来大科学城的紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机首个关键部件——杜瓦底座成功落位安装,标志着主体工程建设步入新阶段,部件研制和工程安装开启“加速度”。
从核心参数来看,BEST主机直径18米、高19米,总重6000吨,重量仅为国际热核聚变实验堆的1/4左右,但核心性能毫不逊色。其等离子体大半径3.6米、小半径1.1米,拉长比控制在1.7-1.9之间,通过优化的磁场构型让能量更集中;环向磁场最大强度达6.15特斯拉,相当于地球磁场的12万倍,能将上亿度的氘氚等离子体牢牢约束在真空室中,避免高温触碰装置内壁;等离子体电流可达到4-7MA,聚变功率预计在20-200MW之间。尤为关键的是,BEST通过高温超导混合磁体、精密控制技术的深度融合,实现了长脉冲持续运行能力—规划脉冲持续时间超过1000秒,远超同类装置的短时放电模式,为聚变能商业化所需的“稳定供电”提供了关键实验基础。
作为BEST装置建造过程中的关键环节,总装工作需将超导磁体系统、磁体馈线系统、杜瓦、冷屏、包层以及偏滤器等聚变堆“心脏”部件,精确安装至主机基坑内,现场待装配的部件数以万计。杜瓦则是BEST的核心部件之一,就像一个巨型“高真空保温瓶”,为在零下269摄氏度工作的超导磁体提供隔热保护,使其更好“约束”上亿摄氏度高温的等离子体。
“杜瓦底座相当于装置的‘地基’,未来将承载整个主机6000余吨设备的重量。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副研究员黄雄一介绍,该底座重400余吨、直径约18米、高约5米,不仅是BEST主机中最重的单体部件,也是国内聚变领域迄今最大的真空部件。研制过程中,项目团队先后突破高精度成型和焊接、毫米级形变控制、高真空密封等关键技术。安装如此庞然大物,需要极高的精度,从而确保装置未来运行的稳定性。表面水平高差需控制在15毫米以内,落位位置偏差不得超过±2毫米,而落位过程中底座与周围墙体间隙不足100毫米。项目团队通过自主研发专用吊具系统,并运用激光跟踪技术实时监测调整,最终实现了毫米级的精准安装。
根据项目研究计划,2027年底该装置建成后,将进行氘氚燃烧等离子体实验研究,验证其长脉冲稳态运行能力。