中国计划于2030年建成世界上第一座聚变裂变发电厂星火核电站

发布时间:2025-03-28    来源:可控核聚变   关键词:

2025年3月27日,《南华早报》发布报道《China aims to have Xinghuo, world’s first fusion-fission power plant, running by 2030》,称中国计划在2030年前建成全球首座聚变-裂变混合发电厂“星火”,引发国际能源界震动。

该项目由中国核工业集团与江西联创光电联合推进,总投资200亿元(27.6亿美元),选址江西南昌瑶湖科学岛。

南昌瑶湖科学岛将成为高温反应堆的所在地。图片来源:新浪

南昌瑶湖科学岛将成为高温反应堆的所在地。图片来源:新浪

一、项目定位与技术突破

全球首个商业化混合堆

中国“星火”项目是全球首个以聚变-裂变混合反应堆为核心的商业化能源项目,目标于2030年建成并实现100兆瓦持续电力并网,标志着人类首次将聚变能与裂变能结合应用于实际发电。其设计Q值(能量增益因子)超过30,远超国际同类项目——法国ITER(Q值10)和美国国家点火装置(Q值1.5),成为目前已知能量输出效率最高的核能系统。

技术路线创新

超导材料突破:项目核心依托联创光电研发的高温超导技术,包括全球首台MW级高温超导感应加热装置,该技术被评价为“商用可控核聚变实现的关键步骤”。2023年,联创光电在EAST装置上实现403秒稳态高约束模等离子体运行,为混合堆的连续运行奠定基础。
混合反应机制:通过聚变产生的高能中子驱动裂变反应,既降低传统裂变堆的核废料风险,又缓解纯聚变对极端高温高压条件的需求,使技术可行性大幅提升。

二、项目进展与产业化路径

里程碑式进展

-2023年合作启动:中核集团与江西省签订战略协议,明确以南昌瑶湖科学岛为基地,联合联创光电超导公司、中核聚变(成都)设计研究院共同推进项目,总投资超200亿元。
-2024年技术突破:完成高温超导集束缆线技术验证及D型超导线圈低温实验,首个4180万元订单由联创光电独家中标,标志着设备供应链进入实际应用阶段。
供应链与资源保障
-江西省铜矿资源为超导材料(如铋系高温超导带材)提供本地化供应,联创光电已形成从材料研发到设备制造的完整产业链。
-中国核建等央企参与建设,结合“新型举国体制”政策支持,确保资金、人才和跨领域技术整合。

三、混合堆的独特优势与挑战

混合堆,即聚变-裂变混合堆,是一种将核聚变和核裂变两种核反应相结合的核能系统。它利用聚变反应产生的高能中子来引发和维持裂变反应,从而实现能量的高效产生和利用。这种设计既可降低传统裂变堆的核废料风险,又能缓解纯聚变堆对极端高温高压条件的需求,提高技术可行性。

优势:混合堆具有多方面的优势,如在能源供应方面,可充分利用铀资源,为人类提供千年以上的能源供应;在防扩散性能方面,其后处理不涉及铀钚分离,有很好的防扩散性能;此外,它还可以缓解国际社会对核扩散的担忧,有利于扩大能源规模。

发展情况:混合堆的概念由来已久,早在2008年10月,中国工程院院士彭先觉就正式提出了“Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)”的概念。目前,全球范围内对混合堆的研究和探索仍在持续进行中,中国在这一领域处于领先地位,正积极推进相关项目的研发和建设。

待解难题

工程复杂性:需同步控制聚变等离子体与裂变链式反应,对材料耐辐射性、控制系统精度提出极高要求。
经济性验证:尽管Q值理论值领先,但实际发电成本需在规模化后验证。美国Oklo公司裂变堆商业化遇阻(如监管延迟)亦提示混合堆需提前规划合规路径。

四、全球竞争与战略意义

技术代际领先:若星火项目按计划于2029年实现商业发电,中国将在聚变衍生能源领域领先全球至少十年。相比之下,欧美目前仍聚焦纯聚变实验(如ITER)和小型模块化裂变堆,尚未有混合堆进入工程阶段。

产业生态重构:项目预计催生超导材料、中子屏蔽设备、智能控制系统等新兴产业,联创光电已形成“超导+激光+智能控制”三轮驱动格局,潜在市场规模可达千亿级。

资讯来源:可控核聚变

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