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2025年浦江创新论坛:我国激光聚变领域新成果与发展规划

IT之家于九月二十一日报道,根据文汇报的信息,在举行中的二零二五年浦江创新论坛主论坛里,中国科学院院士兼上海交通大学李政道研究所负责人张杰,在题目为“用激光聚变照亮前景”的发言中,介绍了我国在激光聚变方面的近期进展和未来安排。

激光发电项目__上海激光电源

张杰院士公开表示,他的研究集体于 2024 年岁末在嘉定着手创建科研设施,意图以“三阶段”部署,在上海打造全国首个聚变能发电站,同时打算于 2045 年开展商业化运作。根据该团队设计的启动方案,最终电力生产的花费预计只有美国聚变发电费用的一半。

二零二二年十二月五日,人类首次达成激光聚变净能量增益,这标志着人类向着终极能源——聚变能,迈出了重要一步。聚变能源具备能量密度极大、燃料几乎取之不尽、无放射性且运行极为安全等突出优点。从 1972 年开始,美国国内以及世界各国的科研人员就着力研究如何让核聚变产生的能量超过其消耗的能量,经过半世纪的钻研,他们终于获得了重大进展。

据相关消息,达成这一成就的是美国国家点火装置,该装置是全球规模最大的激光聚变设备,展现了人类科技建造的顶尖水平。在获取净能量之后,美国研究人员在增强能量转换效率的基础上,又着手进行高频率运转技术的研究。NIF 的放大倍数已经达到四倍,依据其聚变能的推进规划,预计到 2045 年能够开展商业运作,那个时候每千万瓦时的花费会少于目前所有能源形式。

张杰谈到,美国 NIF 尽管取得了显著成就,却依然遭遇效率不高、运行不稳等内在物理难题,症结在于其选用的压缩与加热同步实施的技术方案。张杰院士在 1997 年构思出一种“先压缩、再加热”的聚变技术路径,这种路径能够让聚变反应更为高效且易于调控。

过去六年间,张杰率领团队实施了十一次重大物理实验,借助中国科学院上海光机所的“神光2”升级设备,攻克并确认了所有核心物理难题。最新完成的第十一轮实验中,团队获取的聚变三乘积指标创下全球最高纪录,预计到2028年能够实现点火条件。

张杰还强调,点火成功之后,团队将着力提升增益水平,并加快重复频率的步伐。美国方面的目标是实现每秒十次,而张杰团队的目标是直接达到每秒五十次,毕竟发电效率与重复频率成正比。为了攻克这一核心的五十赫兹同步激光驱动技术难题,团队正在五个关键领域展开攻关,目前已经收获了令人瞩目的成果。

二零二四年十一月十七日,张杰团队于光机所北区启动研究基地建设,意图在上海建造首个聚变能商业电站,将采用“三步走”战略推进。他们预估,到二零三零年左右,将完成激光聚变实验堆所有核心技术研发,从二零三一年起至二零三五年,将着手激光聚变堆的工程研制,最终期望在二零四五年促成商业运行。

张杰谈到,同美国的技术计划对比,他们的方案在增强效果上表现更佳,而且增强程度越大,对应的激光推动力量占比就越小,这更有助于聚变发电站的建立。对于聚变发电性能的核心衡量标准——发电成本,张杰预测到 2045 年,美国聚变发电的成本为 0.37 元 / 千瓦时,而他们的方案有望将成本控制在美国的一半水平。

另外,激光聚变能源预计将促进总额超过万亿的上中下游产业环节的发展。张杰指出,前三次工业变革都以能源革新为基础,推动了人类文明的演进,而聚变能将更加显著地推动人类文明的演进。

张杰院士谈到,我国已经度过了激光聚变那段困难时期,他们很幸运,生活在能做梦想并且能实现梦想的岁月里。他们的梦想是用激光聚变照亮未来,迎接聚变能时代的来临,为人类文明的发展贡献中国方面的力量。

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