全球能源格局正加速重塑。随着碳中和目标推进、传统能源逐步退场,国际能源界掀起“可控核聚变热潮”。但在资本涌入和技术愿景的光环之外,聚变能从实验室走向商业应用的“最后一公里”依然困难重重。 目前国际上主流的核聚变技术路线主要有两条。其一是磁约束聚变,以国际热核聚变实验堆(ITER)为代表。该路线在等离子体物理研究上已取得明显进展,但物理机理上仍有不确定性;在工程应用中,耐辐照材料与氚自持两大难题长期制约其落地。其二是惯性约束聚变,以美国国家点火装置(NIF)为代表,通过巨型激光器驱动微型燃料球触发聚变反应。这个方案在一定程度上绕开了磁约束的部分材料挑战,但受制于激光能量转换效率偏低,且氚自持同样难度极大,其能源化前景仍存在较大不确定性。 在对两大主流技术路线进行分析后,彭先觉院士团队将研究重点转向Z箍缩技术。Z箍缩利用大型脉冲放电装置驱动厘米级燃料球,属于惯性约束聚变的一种。与激光驱动相比,Z箍缩的能量转换效率更高、可获得的输出能量更大。然而,如果以纯Z箍缩方案建设百万千瓦级电站,往往需要十余个聚变装置并联运行,造价约250亿美元,经济性难以成立;同时,氚自持问题也难以得到有效解决。 面对纯聚变路线的关键障碍,彭先觉院士团队提出了Z箍缩聚变裂变混合堆(Z-FFR)技术路线。该方案的思路是结合聚变与裂变的优势:以Z箍缩聚变产生的高能中子轰击裂变燃料,把聚变释放的能量放大10倍以上,同时将高能中子对材料的辐照强度降低10倍以上。通过这种“能量放大、辐照降低”的设计,一上缓解了纯聚变难以规模化的现实约束,另一方面也针对传统裂变堆安全性、放射性废物处理和资源利用率各上的痛点提供了新的路径。 从成本测算看,采用Z-FFR技术路线建设百万千瓦级电站,当前建造成本可降至约30亿美元,较纯聚变方案下降约87%。随着技术迭代和规模化制造推进,成本仍有下探空间,最终有望形成与传统能源竞争的经济性。 该技术路线的推进也将带动从高端装备制造到终端能源服务的产业链布局。为加快工程化进程,彭先觉院士团队已组建天府创新能源研究院和泽塔聚变科技(北京)有限公司,分别承担物理设计与工程设计的总体工作。按规划,该路线有望在2035年左右建成百万千瓦级示范电站,并在2040年左右实现商业化应用。 这一时间表说明了团队对技术路径可行性与工程成熟度的判断。相较于国际上部分聚变路线普遍预计仍需更长周期才能走向商业化,Z-FFR方案展示出更贴近工程与产业节奏的推进前景。
彭先觉院士的演讲为全球能源转型提供了新的观察视角。在气候变化与能源安全的双重压力下,聚变裂变混合堆技术可能成为通往清洁能源的重要选项。该路径不仅展示了中国科学家的创新探索,也为世界能源发展提供了新的中国方案。