突破燃料瓶颈 氢硼聚变提供“人造太阳”破局解决方案

近期，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究团队提出了一项将核废料转化为聚变燃料的创新方案，试图破解核聚变领域长期存在的氚燃料短缺瓶颈。在全球对清洁能源需求日益迫切的当下，这无疑是一个具有想象力的大胆尝试。

全球聚变竞速背后的氘氚燃料瓶颈

核聚变一直被视为是解决未来能源问题的“圣杯”。核聚变的原理来自太阳，可利用氢的同位素氘和氚在极高温度和压力下聚变成氦，释放出巨大能量。相较于传统化石能源，核聚变不产生温室气体，也不会留下长期放射性废料，是一种理想的清洁能源。

然而，核聚变的发展之路却充满荆棘。物理学家特伦斯·塔诺夫斯基指出：“地球上天然与人工氚总量仅数十公斤，且存量急剧消耗”。自然界中氚仅通过宇宙射线在大气上层微量生成，年产量约3.5公斤，而人工制氚困难重重，美国本土尚无生产能力。全球氚主要来自加拿大CANDU反应堆的副产品，而单座商用聚变堆年需氚50-100公斤，供需缺口显著。

此次美国科学家提出的方案，核心是借助粒子加速器驱动系统（ADS），以粒子轰击核废料，引发可控裂变反应，再通过核转化链最终生成氚燃料。该研究虽为解决主流氘氚聚变的燃料问题提供了建设性思路，但目前仍停留在模拟与理论研究阶段，距离实际应用还需攻克诸多难题。

当前，全球核聚变研发不断加速，各国纷纷加大对核聚变领域的投资，这既凸显出氚燃料生产的紧迫性，也反映出开发更多替代性技术的重要性。值得注意的是，在核聚变投资热潮下，行业内涌现出多种技术路线的装置与燃料选择，所有探索均以实现聚变能商业化为目标，其中部分技术路线更是直接绕开了氚燃料。

多元技术路线为聚变注入活力

就在美国科学家专注于将核废料转化为聚变燃料的同时，氘氚聚变之外的技术路线也取得了重要进展。据聚变产业联盟（FIA）统计，截至2024年底，全球已有8家公司选择氢硼燃料路线，中国的新奥集团便是其中之一。2023年3月，《自然·通讯》发表的一篇论文显示，日本国立聚变科学研究所与美国TAE技术公司合作，首次在磁约束聚变等离子体中成功开展氢硼聚变实验。

尽管氢硼聚变对反应条件要求苛刻，需要在超过10亿摄氏度的高温环境下进行，但其燃料来源广泛，成本低廉。氢元素广泛存在于水中，硼在地壳中的储量远超石油与煤炭，仅我国青海柴达木盆地的硼资源就足够支撑全球能源需求千年以上。

更重要的是，氢硼聚变反应产物为氦核，无中子辐射污染，从根源上消除了核辐射隐患，避免了放射性废料与核材料管制，在安全性和监管灵活性上具备显著优势。此外，氢硼聚变反应的产物为带电α粒子，可实现高效直接发电，使其在能量转化效率上更具竞争力。这些独特特性让其商业化路径有了更大的想象空间，也成功避开了氘氚聚变中的氚燃料瓶颈问题。

中国聚变多路线研发进展迅猛

2025年以来，中国核聚变研发进入集中爆发期。中科院等离子体所的EAST装置成功实现一亿摄氏度下1000秒的“高质量燃烧”。中核集团西南物理研究院的“中国环流三号”达成原子核与电子温度双破亿度的关键突破。

在氢硼聚变路线上，新奥集团的“玄龙-50U”装置同样捷报频传。2025年4月，该装置实现全球首次兆安级氢硼等离子体放电。在5月，又突破环向场线圈150kA电流、1.6秒稳定通流，成为全球首个实现秒级1.2T以上磁场的球形环装置。这一系列成果不仅验证了氢硼等离子体高参数运行的可行性，更为国际热核聚变实验堆（ITER）的技术方案提供了关键参考。

事实上，新奥自2017年便启动核聚变研发工作，经过广泛调研与实验论证，其明确了球形环氢硼聚变的技术方向，随后持续迭代实验装置，为推动聚变能商业化应用不断深耕。

在这个能源变革的时代，每一次技术突破都可能带来深远的影响。或许在不久的将来，核聚变将不再是遥远的梦想，而是成为我们日常生活中可靠的能量来源，彻底改变人类的能源格局，开启一个全新的能源时代。

来源： 作者： 编辑：综合