全球最大“人造太阳”何时点亮?ITER“电磁心脏”组件的里程碑与未来挑战

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近日,国际热核聚变实验堆(ITER)组织宣布,全球最大“人造太阳”的核心组件——“电磁心脏”已全部完成制造。这一里程碑式进展引发广泛关注:人类距离用上“终极能源”还有多远?

全球最大“人造太阳”完成“电磁心脏”组件制造

核心突破:磁体系统全面就位

ITER的“电磁心脏”由中心螺线管和6个环形极向场磁体组成,总重近3000吨。其中,美国制造的中心螺线管模块磁力强度达13特斯拉(地球磁场的28万倍),足以托举起一艘航空母舰。中国、俄罗斯、欧洲等国负责的其他磁体组件也已交付法国南部组装。这一系统将构成托卡马克装置的“磁笼”,约束上亿摄氏度的等离子体,模拟太阳核聚变反应。

时间线展望:从实验到商用需跨越多重关卡

根据最新进展与专家分析,ITER投入使用需分阶段推进:

2025-2030年:组装与调试

磁体系统、真空室、加热系统等核心部件的集成与调试预计耗时数年。若进展顺利,2030年或实现首次等离子体实验,验证装置基础性能。

2030-2035年:全功率运行验证

目标是通过50兆瓦输入功率产生500兆瓦聚变能量,实现能量增益10倍的关键指标。此阶段需攻克极端低温超导环境稳定性、材料抗辐射能力(如中国“赤霄”装置测试的壁材料)等技术瓶颈。

2040-2050年:商业化应用探索

即使ITER成功,其本质仍是实验堆。商用核聚变电站需进一步优化成本、安全性与规模化生产,预计需再投入20年以上研发。

挑战与不确定性:为何不能更快?

工程复杂性:ITER是迄今最复杂的科学装置之一,仅磁体系统便涉及超10万公里超导线材,需在极端条件下保持数十年稳定运行。

材料极限:1.5亿摄氏度等离子体对反应堆壁材料的侵蚀问题尚未完全解决,中国等国的新材料测试仍需时间验证。

国际合作协调:7个主要参与方(中、美、俄、欧、日、韩、印)需持续投入资金与技术,地缘政治波动可能影响进度。

意义与未来:改写人类能源史

若ITER成功,将证明核聚变作为安全、无碳、燃料近乎无限的能源可行性。其燃料氘可从海水中提取(1升海水≈300升汽油能量),且仅产生短期放射性废物。这一技术有望在21世纪下半叶彻底改变能源结构,助力碳中和目标,甚至为火星基地等深空探索提供动力。

尽管前路漫长,ITER的每一步进展都标志着人类向“人造太阳”梦想的靠近。正如项目总干事所说:“我们不是在建造一个反应堆,而是在建造一个希望。”

(本文综合自新华社、ITER官网及国际核能机构公开资料)

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