纪要涉及的行业和公司 - 行业:核聚变行业 - 公司:西部超导、联创光电、国光电器、永鼎股份、精达股份旗下东部超导与上海超导、合锻智能、武汉重型机床厂、航天晨光、安泰科技、Elecster、海陆重工、宏讯科技控股子公司意大利 EEI、旭光电子 纪要提到的核心观点和论据 托卡马克装置构成及成本分布 - 托卡马克装置成本主要分磁体、内部构件和真空室、辅助装置三部分,各占约三分之一[1][2] - 中国在 ITER 项目承包约 9%研发工作和 10%退役维护费用,涉及环向场线圈、校正场圈、磁体馈线等部分[1][2] 氘氚燃料获取及挑战 - 氘易获取,储量在海水中丰富,价格约 1.3 万美元每千克(约合人民币 9 万元每千克);氚稀缺,全球唯一商业来源是加拿大坎杜反应堆,每年产 0.5 千克,总存量 25 千克,难以满足实验需求[3][4] - 托卡马克装置产生的氚量仅比消耗量高 5%-15%,维持反应困难,需考虑停机期间同位素衰变,保证长时间运行需技术和功能提升[3][8] - 中子撞击锂 6 合成氚是潜在解决方案,但仍需研发[1][4] 增殖包层运作 - 增殖包层通过中子撞击锂 6 生成氦和氚,实现燃料循环;中子穿过第一壁进入包层与锂反应,新粒子通过循环系统返回到反应区,多余气体排出[1][5] 中国在 ITER 项目贡献 - 中国负责环向场线圈 69%、校正场圈 100%和磁体馈线 100%的制造,以及诊断系统部分和环向场芯线 7.5%的制作,参与屏蔽包层设计与制造[1][6] 中子增殖剂维持平衡 - 使用铍、铅等中子增殖剂增加中子数量,维持氚的消耗和生产平衡;托卡马克装置增殖包层可以是液体或固体,初期覆盖面积小,技术成熟后扩大[1][7] 磁体类型及应用 - 核聚变装置磁体主要分低温超导(铌钛、铌三锡)和高温超导(钇钡氧化铜),目前以低温超导为主,高温超导未来前景广阔[3][9] - ITER 项目和 BEST 项目目前主要采用低温超导材料,仅 BEST 部分中心螺旋管计划改用高温材料[11] 各部件作用及配置 - 矫正场线圈用于纠正等离子体约束偏差,通常在装置上部、中部和底部各配置六个[12] - 偏滤器用于过滤聚变反应产生的氦灰,控制杂质排除热量,原理类似炉底过滤煤渣[16] - 杜瓦位于真空室外,用于维护真空环境稳定,保证装置安全[17] 公司贡献及优势 - 西部超导是高端超导材料和钛合金领域核心供应商,为多个核聚变项目提供关键材料和技术支撑,2024 年产能扩张至 2000 吨每年,满足全球 30%以上低温超导材料需求[19][22] - 联创光电在高温超导磁体技术方面有显著成就,其参股子公司联创超导研发的第二代高温超导带材用于核聚变装置磁约束系统,与美国顶尖技术处于同一梯队[19][23] - 国光电器在核电领域布局多个关键部件及系统集成,采用碳纤维复合材料和铜合金制造偏滤器组件,填补国内热核检漏设备领域空白,具备国际领先水平的大功率微波真空器件研发能力[26] 技术路线发展 - 国内主要以托卡马克装置为主,也有团队研究仿星器和惯性约束聚变;国外以美国和欧洲为代表,有众多民间公司从事各类聚变实验设施[28] - 不同技术路线各有突破和不足,将来可能出现明显差距[28] 其他重要但可能被忽略的内容 - 真空室内部是不锈钢表面,与等离子体接触部分采用铍或钨材料,有上中下三层窗口;包层系统包括第一壁、屏蔽模块以及柔性支撑,第一壁材料通常为铍或钨[14] - 第一壁材料选择需考虑原子序数、化学稳定性及成本,目前钨是较受欢迎的解决方案[15] - 海陆重工曾为 Enapter 提供容积控制器,并参与 Bluglass 结构件制作;宏讯科技控股子公司意大利 EEI 曾向日本 GT60SA 供货过电源解决方案;旭光电子正在研发大功率电子管[21] - 托卡马克装置使用环向对称磁场,依赖等离子体电流维持稳定性,易破裂;仿星器通过外部 3D 扭曲线圈生成磁场,不依赖等离子体电流,理论上可无限时长稳态运行,但磁场波纹度高,维护复杂[27]
聚变:托卡马克装置的构成及相关标的拆解
2025-04-16 23:46