核聚变，中国走到哪了？这些A股公司参与其中

zht1984219 · 发表于 2022-12-15 14:19:20

            价值线 | 出品
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         南山 | 作者
         风飞扬 | 编辑
         价值线导读
         “自然选择号是亚洲舰队第三分舰队的旗舰，拥有最新一代的无工质聚变推进系统，全功率推进时，可以加速到光速的百分之十五。它的舰内生态循环系统十分完美，能够进行超长时间续航。”
         以上是小说《三体》中的一段描述。自1932年首次被发现，人类就梦想将来有一天能够利用核聚变进行星际航行。
         如今，人类离这个梦想又近了一步。当地时间12月13日，美国能源部宣布，其下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室有史以来第一次实现了核聚变反应的净能量增益，实现了0-1的历史性飞跃。
         对于人类而言，可控核聚变究竟意味着什么？离商业化还有多远？哪些A股上市公司已参与到核聚变这样先进的技术中去？
         数字上的一小步，人类的一大步
         核聚变，又称热核反应，简单来说，就是指在一定条件下（如超高温和高压），让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，生成新的原子核。在这一过程中，多出的质量被转换为光子能量，并遵循爱因斯坦著名的质能守恒方程“E=Mc^2（能量=质量x光速^2）”。
         核聚变并非是人造产物。早在100多亿年前，宇宙大爆炸刚刚发生后不久，无数的原始氢云逐渐形成了巨大的气态球体，球体中超高密度氢气和超高温度的核心，导致了第一次核聚变反应的发生，也由此产生了第一颗恒星。
         此后的百亿年间，一个又一个恒星在核聚变的作用下形成，其中就包括我们的太阳。但直到20世纪初，太阳如何会发光发热一直是人类无法解释的自然奇观。
         直到1925年，这一谜题终于被解开。英国天体物理学家亚瑟·艾丁顿在一本名为《恒星内部构造》的书中首次提出，太阳等恒星是由核聚变反应驱动的。
         能够普照万物的来自太阳的能量，自然引起了人类的遐想。但是，太阳之所以能够不断发生核聚变反应，是因为其中心能够提供核聚变所需要的超高温超高压条件（1500万摄氏度、2000亿个大气压）。显然，地球上并不具备这样的条件。
         到了1942年，美国科学家在研制原子弹的过程中，推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃氢核，引起聚变反应。以这一推断为基础，美国于1951年5月在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行了首颗氢弹试验，就此拉开了人类尝试利用核聚变反应的序幕。
         然而，通过原子弹爆炸的威力来激发核聚变反映，显然是不可控的。人类想要真正掌握这一理想的能源，必须开发出可控核聚变技术。
         朝着可控这一目标，三种技术路线相继形成。
         第一种路线名叫惯性约束聚变（ICF），原理是通过激光输入能量，使燃料温度升至1亿度，从而为核聚变反应“点火”。此次实现历史性突破的劳伦斯利弗莫尔国家实验室采用的就是这一技术路线。
         第二种路线名叫磁约束聚变（MCF），也叫托卡马克核聚变，最早由苏联库尔恰托夫研究所在20世纪50年代发明，原理是将线圈电流产生的极强磁场作用于核聚变燃料等离体，迅速环形运转。
         第三种路线名叫仿星器技术。由美国物理学家于1950年代研发。仿星器技术与托卡马克技术路线大致相似，但磁场更为复杂，因此并非当下研究方向的主流。
         但无论哪一种路线，此前都存在着一个致命缺陷，即这些可控核聚变反应需要输入的能量总是超过它们最终所产生的能量。以Q值表示输出的能量与输入的能量的比例，只有当Q>1时，可控核聚变对人类来说才有直接的意义。
         现在，就不难理解为何本次实验受到了如此大的关注。据美国能源部透露，本次实验投入了205万焦耳能量，使大约4%核聚变燃料产生反应，产出了315万焦耳能量，Q值达到了1.5左右。
         从不到1到1.5，数字上的一小步，背后是人类历史的一大步。
         更好的清洁能源，但离商业化仍很远
         然而，可控核聚变离真正的商业化仍有很长的路要走。
         主导本次实验的利弗莫尔国家实验室主任Budil博士也不得不承认，“我们只是成功点火了一个燃料仓，就这么一次。”
         想要实现这一可控核聚变技术的商业化，还有很多问题需要解决。比如如何把这种单次的聚变，变成多次、可持续的聚变，今天的科学还有许多要素并不具备。“我想距离那样的未来，可能还要数十年的时间”，Budil表示，
         知名科普专家袁岚峰也认为，只有当Q值达到10，核聚变才有商业价值。
         不过，尽管前路漫漫，对于可控核聚变的研究却得到了拜登政府的大力支持。美国8月通过的《降低通货膨胀法》也为该领域的研究提供了大量资金。
         拜登政府之所以大力支持可控核聚变，或与其大力推行清洁能源发电有着密不可分的关系。
         一方面，相较当前核电站使用的核裂变技术，核聚变产生的核废料具有半衰期极短的优势。同时，由于核聚变需要极高的温度和压力，反应堆出现任何意外情况，反应会立刻自动终止，基本不存在核泄漏的风险。
         另一方面，核聚变反应的原料——氢的同位素氘在海水中储量极为丰富，从一升海水中提出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。
         因此，从长期来看，核聚变显然是更好的清洁能源。
         当然，任何事物也从来都不缺反对者，比如马斯克。早在2年前，马斯克就发推表示，“可控核聚变技术很酷，也行得通，但没必要。因为我们的头顶一直就有一个取之不尽用之不竭的核聚变反应堆——太阳。”
         有意思的是，在这一重大突破公开后，尽管美股科技股因为通胀数据低于预期而集体大涨，但以锂电池为能源的特斯拉股价却逆势大跌超4%。
         核聚变，中国走到哪了？
         我国早在上世纪50年代就开始了对核聚变的研究。
         1965年，核工业西南物理研究院在四川建立，成为了我国最早的聚变研究专业院所。
         到了上世纪70年代末到80年代初，我国选择了磁约束聚变（MCF）路线，在托卡马克型装置上进行了重点研究。核西物院建成的中国环流器一号（HL-1）成为我国自主设计建造的第一个聚变大科学工程装置，标志着我国可控核聚变研究进入大规模物理实验阶段。
         2006年5月，经国务院批准，我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。该计划是建造一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克(世界最大的“人造太阳”)，建造约需10年，耗资50亿美元，是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。
         截至目前，我国已有三个“人造太阳”装置。一个是位于安徽合肥的东方超环，另外两个则是位于核工业西南物理研究院的环流器1号和环流器2号。
         就在不到2个月前，环流器2号取得突破性进展，等离子体电流突破1兆安培（1兆安是实现聚变能源的必要条件），距离可控核聚变点火又近了一步。
         袁岚峰表示，预计2030年代建成的“中国聚变工程实验堆”有望实现中国的核聚变之梦。
         哪些A股公司参与“核聚变”工程？
         A股方面，也有不少上市公司宣称参与到了人造太阳计划。
         安泰科技连续两日涨停。相关资料显示，安泰科技主要从事金属新材料及制品的生产销售。经营项目包括特种粉末冶金材料及制品、先进功能材料及器件、高品质特钢及焊接材料、环保与高端科技服务业。
         公司此前在互动平台表示，公司是国际热核聚变实验堆ITER钨铜复合部件的重要供应商。其控股子公司安泰中科为我国“人造太阳”EAST大科学工程装置提供上偏滤器全钨复合部件。同时，2020年已完成法国WEST项目钨偏滤器的交付。此外，公司与核工业西南物理研究所在核聚变领域有相关技术合作。
         国光电气称，公司是全球第一家研制出满足ITER热氦检漏标准设备的企业，已为ITER计划提供了核心设备，包括偏滤器、屏蔽模块热氦检漏设备等产品。
         此外，还有多家公司为“人造太阳”工程服务。
         西部超导的超导线材主要用作高场磁体制造，最终用于大型科学工程、先进装备制造领域，包括新能源(国际热核聚变实验堆ITER、中国聚变反应堆CFETR)、质子、重粒子加速器等；
         中国核建，华龙一号”全球首堆成功并网商运、国际热核聚变实验堆 ITER 项目顺利启动实施，中国核建都贡献了自己的建设力量；
         东方钽业的西材院为人造太阳项目提供铍材料；
         纽威股份是提供核级阀门的中国厂家，公司再次与国际热核实验反应堆组织(ITER Organization)签订了一系列新的供货合同；
         航天晨光的反应堆项目膨胀节属于科研项目，本年可完成客户要求交付的产品；
         百利电气产品先后参与了神舟五号、酒泉发射中心、北京奥运会、首都机场、国际热核聚变实验堆(ITER)计划等多项国家级重大项目建设；
         保变电气成功研发并交付了“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”法国电变压器项目，产品在国际市场获得认可；
         利柏特为法国的 ITER 项目提供生产氦气和氮气的低温工艺模块；
         白银有色产品应用于国内外重大工程项目上，如国内重大加速器应用、国际热核聚变实验堆(ITER)项目。
         不过，值得特别注意的是，这些公司参与核聚变领域的服务都非常小，在很长的时间内都难以为公司产生实质性的收益增长。
         　

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