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彭先觉院士解读核聚变:Z-FFR技术路径与未来展望

时间:2026-01-15 21:10
1月15日,深圳创新发展研究院科技创新院士报告厅,中国工程院院士、原子核物理学与核能领域权威专家彭先觉,以《核聚变与未来能源》为题,解读核聚变技术突破、产业应用及未来能源格局。彭先觉院士介绍了Z箍缩

1月15日,在深圳创新发展研究院科技创新院士报告厅,中国工程院院士、原子核物理与核能领域权威专家彭先觉以《核聚变与未来能源》为题,深入解读了核聚变技术突破、产业应用及未来能源格局。

彭先觉院士详细介绍了Z箍缩聚变—裂变混合堆(Z-FFR)的研究成果。该系统由Z箍缩驱动聚变单元与深次临界包层构成,通过大电流驱动金属套筒高速内爆产生辐射能,实现靶丸球对称压缩聚变,再结合裂变反应放大能量。其优势显著:物理原理清晰,与氢弹物理同源且经数字模拟验证;能量转换效率达10%以上,远超激光聚变;驱动器造价仅为美国NIF装置的1/3以下;系统处于深次临界状态,配备非能动余热排出系统,核燃料模块封闭且置于地下,实现绝对安全。

彭先觉院士厘清了核聚变核心概念:核聚变是轻核聚合释放能量的过程,需克服原子核静电力,通过加热至亿度高温实现热核反应,其中氘氚是最易发生反应的燃料。他指出,人工可控热核聚变主要有惯性约束和磁约束两条路径,而激光驱动的惯性约束聚变存在能量转换效率低、成本高昂等问题,磁约束聚变更面临等离子体不稳定、材料抗辐照能力不足、氚自持困难等技术瓶颈,纯聚变难以成为实用能源。

彭先觉院士表示,未来能源需兼具清洁低碳、经济高效、持久稳定等特质,核能因能量密度高、资源消耗少,应成为基荷能源。Z-FFR系统不仅能将铀资源利用率提升至90%以上,还可兼容钍资源及热堆乏燃料,满足人类上万年能源需求,同时具备功率快速调节能力,可与可再生能源协同构建智慧能源系统,大幅降低储能成本。此外,该系统还可发展为热电联供装置或供热堆,用于城市供暖、海水淡化及农田改造等领域。

关于产业化路径,彭先觉院士透露,目前Z-FFR已完成物理、技术、工程等层面的关键研究,无不可逾越的障碍,正进入工程验证阶段,2030年以前仍是在关键技术演示验证的阶段。国家50MA大科学装置将于2029年前后建成,2032年计划建成实验供热堆,开展中子辐照、靶丸制备等实战验证。

产业化需要一些前提条件:长寿命电容器、开关等驱动器相关组件,需突破千万次使用寿命;低成本快速量产的聚变靶丸,未来单价需控制在几百元内;乏燃料干法处理及金属铀包层制造产业,同时需推进锂、钍等资源开发。

互动环节中,彭先觉院士回应了公众关切的安全、商业化时间表等问题。他明确表示,Z-FFR系统从临界安全和余热安全两方面彻底规避了核事故风险,氚泄漏概率极低。针对中美技术对比,他指出我国在Z箍缩混合堆路线上已形成独特优势,团队兼具核聚变物理与工程实践经验。关于成本,他预测未来百万千瓦级电站造价约200亿元,电价有望降至每度0.1元左右。

现年85岁的彭先觉院士,早年参与核武器理论研究与设计,后转向核聚变领域,2024年牵头成立天府创新能源研究院,推动技术市场化。他呼吁通过市场化、商业化模式加快产业布局。

来源:https://www.163.com/dy/article/KJBAMETC053469RG.html
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