2025年5月初,中国安徽合肥传来振奋人心的好消息:首个采用全超导托卡马克技术路线的紧凑型聚变能实验装置BEST正式进入总装阶段,比原计划提前了两个月!这座占地15万平方米、总投资85亿元的"人造太阳",将在2027年完成建设并首次演示聚变发电,推动核聚变从实验室研究向工程应用跨越。

总装是BEST建设的核心环节,需将超导磁体、杜瓦、冷屏、真空室等数万个部件精准集成至主机基坑,整个总装过程涉及6000吨零部件的精密安装,精度要求达到毫米级,堪称工程史上的壮举。目前首阶段的杜瓦施工已顺利完成。虽然其他国家也在研究建造这类聚变装置,但从进度来看,BEST有望成为全球首个建成的紧凑型聚变装置。

BEST装置由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主设计。2006年建成,同样位于合肥,被叫作“东方超环”的全球首个全超导托卡马克聚变实验装置也是由该机构设计。BEST是在“东方超环”的基础上进行的升级。
依托“东方超环”,中国已于今年1月实现1亿摄氏度等离子体运行1066秒的世界纪录,验证了等离子体长时间稳定约束的工程可行性。而BEST装置的主要目标就是验证利用核聚变能进行持续发电的工程可行性。

BEST优化了超导磁体系统布局和真空室结构,采用了球形环设计,装置体积较传统托卡马克装置大幅缩小。其紧凑化设计不仅降低了超导磁体和低温系统的能耗,还显著缩短了工程周期,降低了建设和运行成本。BEST还采用了模块化设计,便于未来快速复制和升级。此外,BEST装置还采用了新一代高温超导磁体,磁场强度大幅提升、能耗大幅降低,这让它拥有了更强大的等离子体约束效率和性能。

BEST装置2027年建成后,有望在全球率先实现聚变能发电演示。所谓演示,即通过连续稳态运行,将聚变产生的热能转化为电能,接入电网实现实际供电,从而验证聚变发电可行性,为未来聚变工程示范堆的设计提供关键参数。
核聚变发电的核心是输出能量超过输入能量,即能量增益Q>1。只有当Q>1且能量可稳定转化为电能时,才具备实际发电的基础。若未实现能量增益,意味着装置消耗的能量多于产生的能量,无法形成可持续的能量输出,仅能证明聚变反应发生。
BEST发电演示将采用氘氚聚变,因为它是最容易实现的核聚变反应,反应条件较低,燃料相对便宜,但缺点是会产生大量高能中子,中子不仅对于人体和生物有危害,还会与聚变装置真空室内壁材料发生核反应,影响内壁寿命。

氘和氚都是氢的同位素,是实现氘氚聚变反应的关键燃料。氘资源丰富,每升海水约含30毫克氘;而氚具有放射性,会发生β衰变,放出电子变成氦-3,半衰期约为12年,在自然界中含量极少,必须人工制备。为此,BEST采用了“锂包层”设计,能利用氘氚聚变释放出的中子轰击锂材料,通过核反应持续生成氚,实现氚自持循环。氚的自持循环是第一代商业聚变堆实现的关键技术!

目前我国在核聚变领域不仅处于全球领先地位,更形成了全产业链布局,这不仅极大地降低了聚变装置的建造成本,更加快了建造周期。BEST建设速度能如此快,与此有很大关系!
核聚变反应堆具有“固有安全性”,温度、磁场不达标即自动终止,无核泄漏风险,无碳排放和核废料风险,能量利用率高,远优于裂变核电。一旦成功,将彻底改写全球能源格局,为全人类带来无限可能!

总装是BEST建设的核心环节,需将超导磁体、杜瓦、冷屏、真空室等数万个部件精准集成至主机基坑,整个总装过程涉及6000吨零部件的精密安装,精度要求达到毫米级,堪称工程史上的壮举。目前首阶段的杜瓦施工已顺利完成。虽然其他国家也在研究建造这类聚变装置,但从进度来看,BEST有望成为全球首个建成的紧凑型聚变装置。

BEST装置由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主设计。2006年建成,同样位于合肥,被叫作“东方超环”的全球首个全超导托卡马克聚变实验装置也是由该机构设计。BEST是在“东方超环”的基础上进行的升级。
依托“东方超环”,中国已于今年1月实现1亿摄氏度等离子体运行1066秒的世界纪录,验证了等离子体长时间稳定约束的工程可行性。而BEST装置的主要目标就是验证利用核聚变能进行持续发电的工程可行性。

BEST优化了超导磁体系统布局和真空室结构,采用了球形环设计,装置体积较传统托卡马克装置大幅缩小。其紧凑化设计不仅降低了超导磁体和低温系统的能耗,还显著缩短了工程周期,降低了建设和运行成本。BEST还采用了模块化设计,便于未来快速复制和升级。此外,BEST装置还采用了新一代高温超导磁体,磁场强度大幅提升、能耗大幅降低,这让它拥有了更强大的等离子体约束效率和性能。

BEST装置2027年建成后,有望在全球率先实现聚变能发电演示。所谓演示,即通过连续稳态运行,将聚变产生的热能转化为电能,接入电网实现实际供电,从而验证聚变发电可行性,为未来聚变工程示范堆的设计提供关键参数。
核聚变发电的核心是输出能量超过输入能量,即能量增益Q>1。只有当Q>1且能量可稳定转化为电能时,才具备实际发电的基础。若未实现能量增益,意味着装置消耗的能量多于产生的能量,无法形成可持续的能量输出,仅能证明聚变反应发生。
BEST发电演示将采用氘氚聚变,因为它是最容易实现的核聚变反应,反应条件较低,燃料相对便宜,但缺点是会产生大量高能中子,中子不仅对于人体和生物有危害,还会与聚变装置真空室内壁材料发生核反应,影响内壁寿命。

氘和氚都是氢的同位素,是实现氘氚聚变反应的关键燃料。氘资源丰富,每升海水约含30毫克氘;而氚具有放射性,会发生β衰变,放出电子变成氦-3,半衰期约为12年,在自然界中含量极少,必须人工制备。为此,BEST采用了“锂包层”设计,能利用氘氚聚变释放出的中子轰击锂材料,通过核反应持续生成氚,实现氚自持循环。氚的自持循环是第一代商业聚变堆实现的关键技术!

目前我国在核聚变领域不仅处于全球领先地位,更形成了全产业链布局,这不仅极大地降低了聚变装置的建造成本,更加快了建造周期。BEST建设速度能如此快,与此有很大关系!
核聚变反应堆具有“固有安全性”,温度、磁场不达标即自动终止,无核泄漏风险,无碳排放和核废料风险,能量利用率高,远优于裂变核电。一旦成功,将彻底改写全球能源格局,为全人类带来无限可能!