核能技术路线 - 传统核裂变面临铀资源利用率低、乏燃料处理难、安全性担忧等挑战[1] - 纯聚变能因实现条件极为苛刻，距离商业化应用仍然遥远[1] - 结合聚变与裂变优势的混合技术路线受到越来越多的关注，被视为核能发展的理想之路[1] Z-FFR混合堆技术原理 - 系统以Z箍缩装置作为驱动器，利用强大电流脉冲产生极端条件，引发氘氚靶丸的惯性约束聚变，释放高能中子[5] - 高能中子被包层中的裂变材料（如贫化铀、钍或乏燃料）吸收，引发裂变反应，从而大大放大能量输出[5] - 裂变过程产生的能量可维持系统运行并生产新的氚燃料，形成闭环[5] - 聚变中子源强度高、可精确控制，裂变则能高效放大能量，两者结合实现优势互补[5] Z-FFR系统的核心优势：安全性 - 系统将涉核部分全部置于地下，与地面严格物理隔离[5] - 裂变包层工作在“深次临界”状态，完全依赖外部聚变中子“点燃”，聚变中子流一旦停止，裂变反应即刻停止，从根本上杜绝超临界事故风险[5] - 设计了完全非能动的余热排出系统，可长期自循环工作，无需外部电源干预，确保“熄火安全”[6] - 聚变部分氚的操作量仅为传统托卡马克装置的十分之一，且处于负压环境，泄漏风险极低[6] Z-FFR系统的核心优势：经济性与持久性 - 一座百万千瓦级的Z—FFR示范电站造价约在人民币200亿元量级，未来有进一步降低空间[6] - 运营成本每年约10亿元，年发电量可达100亿度，折算电价可能在每度0.1元左右，成本将远低于现有核电[6] - 对核燃料利用极为充分，可直接利用现有热中子堆产生的乏燃料，还能使用贫化铀和储量丰富的钍资源[6] - 若中国未来有200个热中子堆，意味着有200万吨的铀资源可被用于Z—FFR，极大缓解铀资源短缺压力并解决核废料处置难题[6] Z-FFR系统的核心优势：电网兼容性与多功能性 - 输出功率可通过调节聚变“爆炸”的频率来控制，快速响应能力使其能很好平抑风电、光伏等间歇性可再生能源的功率波动[7] - 可作为稳定的基荷能源，为电网接纳更多可再生能源腾出空间，减少对大规模储能设施的依赖[7] - 可灵活用于发电、热电联供（为城市供热或进行大规模海水淡化）、高温制氢等多种用途[7] 产业化路径与时间规划 - 研究团队已于2021年在四川成立天府创新能源研究院，并创办了产业化公司，旨在通过市场化、商业化模式加速推进[8] - 2029年前后，正在建设的50MA国家大科学装置将建成投用，开展关键实验验证[8] - 到2032年左右，计划建成实验供热堆，验证聚变中子与包层相互作用、靶丸制备、换靶等全套工艺流程[8] - 实验堆可作为世界最强的中子源，强度比法国、西班牙同类装置高三个数量级，每年还可生产约1公斤氚，解决聚变燃料自持问题[8] 产业化挑战与供应链 - 需提升驱动器所需电容器、开关等部件的寿命，从现在的几十万次提升到千万次级[8] - 靶丸制造需满足10秒一次的生产节奏，成本需控制在几百元以内[8] - 裂变燃料计划采用干法处理乏燃料，避免传统湿法带来的环境污染[8] - 最大风险在于能否整合资源、并行推进整个复杂系统的研发与产业链建设，需要国家投入与市场机制相结合[8] - 中国在Z箍缩混合堆路线上正在从头构建新供应链，优势在于可基于完整研究提前布局，劣势在于许多关键部件尚无成熟供应链，需要从研发做起[10] 技术研发的国际比较与AI影响 - 在磁约束和惯性约束聚变领域，美国起步较早，但在将Z箍缩发展成能源系统的聚变物理及混合堆概念结合方面探索有其局限性[12] - 俄罗斯也有相关研究，但受限于环境进展不明显[12] - 中国在Z箍缩驱动聚变和混合堆概念上形成了自己的完整思路和团队，正抓住机遇整合力量推进[13] - AI技术会推动技术进步，如加速数据分析、优化实验方案，但其更大的意义在于对电力需求的巨大拉动，从而反过来推动能源变革[11]