人造太陽有望實現!目前的一個關鍵設備已經被武漢的光谷企業成功攻克,在可控核聚變這個賽道上,又多了一家中國武漢企業的身影。
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6月30日,國內一家商業聚變公司的技術負責人專程趕到武漢東湖綜保區,在現場測試了武漢智瑞捷電氣技術有限公司研發的半導體開關脈沖電源。
就在這次測試之前一個月,智瑞捷電氣對外公布了新進展,全固態半導體開關在可控核聚變極端脈沖條件下的應用難題被成功突破,這一成果在國內場反位形核聚變領域尚屬首次。
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人造太陽的技術路徑,是模仿恒星內部釋放能量的基本過程,這種方式的突出優勢在于燃料獲取便捷、單位質量釋放能量巨大且幾乎不產生長期放射性廢物,若技術走向成熟,發電成本可能出現數量級下降,從現有水平降至極低區間。
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人工智能產業的快速擴張正讓電力供應變得愈發緊張,可控核聚變因此被推至全球能源技術競賽的前沿位置。
過去幾年間,這一領域已從純科研范疇拓展至國家戰略規劃、社會資本投入和企業技術比拼的多重維度。
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十五五規劃綱要中已明確提出支持核聚變能發展,國內多座城市均圍繞這一方向展開行動,一批主戰場反位形技術路線的初創公司陸續成立并獲得資本關注。
與托卡馬克類型相比,場反位形裝置在造價上有明顯優勢,整體投入可以從百億級壓縮至數十億級,這也讓更多市場主體有了參與的可能。
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智瑞捷電氣負責人戴勇軍觀察到一個變化,現階段國內聚變領域的較量焦點,正從過去看重裝置規模轉向比拼工程實現速度和單位成本控制,誰能在小型化、系統可靠性和經濟性上率先突破,誰就能在后續產業化進程中占據有利位置。
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武漢能夠參與這場競賽,企業層面的技術積累只是其中一塊基石,華中科技大學長期深耕聚變研究,設有專門的聚變研究機構和國家級脈沖強磁場實驗平臺,在相關方向上有二十多年的持續投入,儲備了一批工程與技術人才。
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抓住核心裝備自主化這個關鍵環節,武漢已經在聚變產業化的前期競爭中占據了一個較為靠前的位置。
場反位形裝置運行時,等離子體的生成、加速和壓縮都發生在極短的時間窗口內,戴勇軍打了個比方來解釋這個系統的邏輯。
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脈沖電源相當于預先儲存能量的罐體,半導體開關就像是罐體出口的控制部件,開啟時機、開啟幅度和維持時間都需嚴格匹配。
這套開關系統要在微秒級別完成通斷切換,同時還要耐受上萬伏電壓和數十萬安電流沖擊,強電磁環境下,多個開關之間的時序配合也不能出現偏差,任何一個環節失常,整個系統的工作狀態都會受到干擾。
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采用全固態半導體開關的新型脈沖電源,從項目啟動到樣機產出只用了不到半年,這種推進速度背后,是團隊在相關技術方向上多年積累的工程經驗。
智瑞捷電氣自2014年設立以來,始終圍繞特種電源和脈沖功率技術開展研發,曾參與過國家級科研計劃和國家重大科技基礎設施建設,在多個大型項目中承擔過關鍵任務。
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按當前設計方案估算,一套場反位形裝置的總投入大約在40億元左右,其中脈沖電源相關部分的占比超過一半。
如果智瑞捷的產品能夠在這一領域率先進入批量配套階段,其在整個聚變裝備體系中的位置將變得非常重要。
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武漢在聚變相關研究方向上的起步時間較早,光谷區域在光電技術、裝備制造、電力電子和科研機構密度方面具備組合優勢。
戴勇軍表示,智瑞捷會以脈沖電源產品為基礎,與功率器件、磁體系統、測量診斷、自動控制等環節的合作伙伴協同推進,把更多資源和能力匯聚到光谷。
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武漢本地還有另一家企業也參與了人造太陽相關裝備的研制,在黃陂區,湖北斯微特傳動有限公司制造的一臺大型RV減速機,已于今年初發運至中科院合肥物質科學研究院,將用于全超導托卡馬克裝置的傳動系統。
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這臺減速機高度超過1.2米,外徑超過1米,自重接近2噸,是目前全球同類型產品中尺寸最大的一臺,該設備此前經過了連續9小時的加載測試,在精度和承載能力兩方面都達到了設計要求。
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托卡馬克裝置內部運行環境極端,檢修作業必須依賴具備抗輻射和耐高溫能力的重型機械臂,RV減速機是機械臂關節部位的核心零部件,其性能直接關系到整個維護系統的可靠性。
中科院的姚達毛教授回顧了項目啟動初期的情況,2018年的時候,國內還沒有企業能夠制造這種規格的高精度大型減速機,團隊經過多方對比,最終聯系到了在精密傳動部件領域有長期積累的斯微特。
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從項目啟動到第一臺樣機完成交付,前后經歷了五年多時間,設計團隊繪制了大量圖紙,加工環節涉及數百道工序。
大型減速機并不是小型產品的簡單放大,尺寸增加后,剛度、精度保持和溫度變形都成了必須重新解決的問題。
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斯微特的解決方法包括建立一套無間隙齒形設計理論,并開發專用的仿真程序,對每個齒輪的數萬個坐標點進行逐點模擬。
2026年6月下旬,兩款國產核聚變堆超導磁體完成驗收測試,所有指標均達到滿工況要求,且全部環節實現了國內自主配套。
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從磁體到電源,從傳動部件到控制系統,國內相關裝備鏈條正在逐步補齊,武漢光谷的這家電源企業,正在這條鏈條上占據一個關鍵的接入位置。
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