國家電投海陽核電開啟核能“雙城”供熱
綜合資訊2023-12-08
一、什么是核聚變?
核聚變，簡單來說，就是把兩個小的原子核合并成一個大的原子核的過程，這個過程會釋放出巨大的能量。
核聚變比我們目前使用的核裂變(比如核電站和原子彈)要更安全、能源儲備也更加豐富(核聚變的主要原料是氫的同位素，海洋儲量巨大，產(chǎn)出潛力幾乎是無限的)，而且產(chǎn)生的廢物也少得多。
常用的核聚變是氘氚反應，氘氚的原子核聚合在一起生成氦，逃掉中子 ，并釋放大量的能量，其反應為：
21H(氘)+31H(氚)→42He(氦6)+10n(中子)+17.6MeV(能量)
可以想象一下，兩個小朋友，他們各自擁有一些玩具。現(xiàn)在，他們決定把玩具放在一起，成為一個大的玩具堆。在這個過程中，他們發(fā)現(xiàn)玩具堆比他們分開時的玩具還要多，這就是核聚變的原理。兩個小原子核合并成一個大原子核時，會釋放出額外的能量。
太陽和其他恒星就是通過核聚變產(chǎn)生能量的，太陽內(nèi)部的氫原子核在極高的溫度和壓力下合并成氦原子核，釋放出光和熱，這就是太陽能夠發(fā)光發(fā)熱的原因。
目前，人類已經(jīng)實現(xiàn)了核聚變，氫彈的基本原理就是利用原子彈爆炸瞬間制造的高溫高壓環(huán)境引發(fā)核聚變，但這屬于不可控的核聚變。
人類如果要將核聚變的能量真正利用起來，就必須對核聚變的速度和規(guī)模進行控制，并將能量持續(xù)、平穩(wěn)的輸出。
科學家們一直在研究如何控制這個過程，這就是所謂的“可控核聚變”。如果我們能夠成功地控制核聚變，意味著能獲得幾乎無限的清潔能源，這對于解決全球能源危機和減少溫室氣體排放具有重要意義。
目前的可控核聚變實驗的溫度一般都要1億度左右，目前根本沒有這樣的材料可以耐受如此高的溫度，于是就有人想出在巨大的螺旋型磁場中，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，通過強大的磁場將等離子體約束在中心，使其達到足夠的溫度和壓力，從而實現(xiàn)核聚變。這個磁約束裝置就是托卡馬克，托卡馬克反應堆簡單可控，只要斷電，核反應就會立馬停止。因此也是最有希望實現(xiàn)可控核聚變的技術。
除了磁約束聚變技術，還有慣性約束核聚變，該技術是通過激光或粒子束來壓縮燃料(通常是氘和氚的混合物)，使其達到極高的溫度和壓力。這種方法的挑戰(zhàn)在于，需要非常精確地控制激光或粒子束的強度和時間，以確保燃料在壓縮過程中不會過早地散開。
但是，想要最終運用可控核聚變并不容易，在可控核聚變運行后，還需要輸入的能量小于輸出的能量(運行裝置需要輸入巨大的能量)。目前，盡管在實驗室規(guī)模上已經(jīng)實現(xiàn)了能量增益(即輸出能量大于輸入能量)，但要達到商業(yè)規(guī)模的能量收支平衡仍然是一個挑戰(zhàn)。此外，可控核聚變還面臨中子輻射防護、材料耐受性、經(jīng)濟可行性等一系列難題。
2023年12月29日，由中核集團牽頭，25家央企、科研院所、高校等組成可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體，正式揭牌中國聚變能原有限公司(籌)，并發(fā)布第一批關鍵技術攻關任務。中國聚變能源有限公司成立，國務院明確可控核聚變?yōu)槲磥砟茉次ㄒ环较颉Ｍ?天風證券發(fā)布可控核聚變概念指數(shù)!
二、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
目前由于托卡馬克約束效果最好，具備商業(yè)化，但是巨型托卡馬克裝置規(guī)模大、投資成本高、技術要求復雜，主要由國家組織科研院所進行建設。我國聚變研究的主要單位包括核工業(yè)西南物理研究院、中科院等離子體物理研究所，其中代表性裝置包括環(huán)流器系列、EAST。
國際上，國際熱核聚變實驗堆ITER是全球在建的規(guī)模最大的可控磁約束核聚變裝置，由歐、中、俄、韓、日、美、印等7 方30 個國家聯(lián)合參與建設，其中中方實物+現(xiàn)金貢獻度達9%。
三、行業(yè)主要參與公司
目前ITER主導下的國內(nèi)可控核聚變托卡馬克產(chǎn)業(yè)鏈：主要集中于主體部分，包括磁體系統(tǒng)、包層模塊、偏濾器、面向等離子體材料(包層第一壁、偏濾器靶板材料)、增殖單元材料(中子倍增劑)等環(huán)節(jié)。
具體以ITER等聚變堆結構為例，超導材料代表的磁體系統(tǒng)是目前實驗堆裝置中價值量較大的環(huán)節(jié)，代表企業(yè)包括低溫超導企業(yè)西部超導、白銀有色，高溫超導企業(yè)上海超導、蘇州新材料、上創(chuàng)超導。未來，聚變裝置將從實驗堆走向示范堆，放入氘氚燃料，包層模塊中的第一壁材料、增殖單元材料將成為關鍵，企業(yè)包括中色東方、上海太洋等。
本文源自：同花順財經(jīng)
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