彭先觉：混合反应堆是未来能源的理想选择 |科学技术学术界会议。

未来能源将流向何处？核能被认为是理想的选择之一。然而，常规核裂变电站面临铀资源利用率低、乏燃料处理困难、安全问题等诸多挑战。另一方面，纯聚变能距离商业化利用还很遥远，因为其实现条件非常严格。在此背景下，人们对结合核聚变和裂变优势的混合技术路线越来越感兴趣。 1月15日，在深圳创新发展研究院举办的“学术大讲堂”活动上，Pengmpowered by “Z-pinch”（Z-FFR）以“核聚变与未来能源”为题。他认为，纯粹的聚变不可能是无限的能源，聚变与裂变的结合不仅可以克服各自的缺点，而且可以创建安全、经济、耐用且与可再生能源兼容的智能能源系统。这可能是发展核能的理想道路。彭先杰先生在深圳创新发展研究院“学术报告厅”发表演讲。图片/第一财经环球 从“至高能源”的神话到混合堆的现实 报告一开始，彭先觉概述了核能的基本原理。核能主要以两种方式释放：轻聚变和重裂变。核聚变需要克服原子核之间的静电斥力。通常，燃料必须被加热到数百摄氏度才能成为等离子体，然后才能发生持续的反应。这就是“热核聚变”。目前，最容易实现热核聚变的燃料是氢、氘和氚的同位素，它们的“点火”温度相对较低。 “据说核聚变是终极能源，主要利用的是氘，而氘在海水中含量非常丰富。”彭先觉说。很难成为茎。他指出，纯粹追求“人造太阳”式纯聚变能面临着重大的物理和工程挑战，例如维持极高的温度和压力环境、解决材料的辐射损伤以及实现对氚燃料的独立性。相比之下，结合聚变和裂变过程的混合反应堆的想法提供了一条更可行的路径。在Z-FFR方案中，Z-pinch装置充当控制器，利用强大的电流脉冲创造触发惯性的极端物理条件。氘和氚目标颗粒的约束聚变，导致高能中子瞬间释放，这些中子被包层内的裂变材料（贫铀、钍、乏燃料等）吸收，并引发裂变反应，不仅大大放大了核裂变过程，而且产生的能量使系统保持运行，产生能量。新的氚燃料并形成闭环。 “核聚变和裂变各有优缺点。”彭先觉解释道。 “这种组合是互补的：聚变中子源强大且可精确控制，裂变可以有效放大能量。混合堆将最好的元素核能结合起来，利用裂变解决聚变能量增益不足的问题。同时，它们利用聚变中子的特性来解决裂变电站固有的安全问题。”安全与核废料谜团。 “未来安全、经济和持久的能源选择。”彭先生亚临界”。这意味着它无法自行维持链式反应，完全依赖外部聚变中子的“点燃”。当聚变中子流停止时，裂变反应立即停止，从根本上消除了发生国际事故（如切尔诺贝利事故）的风险。同时，对于针对停堆后的余热（如福岛事故的主要原因），我们设计了全被动式余热排出系统，可以长时间自循环运行，无需外部电源干预。另外，聚变部分的氚用量仅为其用量的十分之一。彭先觉强调，与传统托卡马克装置不同，托卡马克处于负压环境，因此泄漏风险极低。 “我可以说这个系统是绝对安全的。”安全是公众对核能最关心的问题。彭先觉强调，Z-FFR系统在设计上做到了“绝对安全”。其次，具有优异的经济性和耐用性。1 d电站成本 100万千瓦Z-FFR示范项目预计成本约为200亿元，未来还有进一步降低的空间。每年运行成本约10亿元，年发电量可达100亿元。”“折算后的电价可能在每千瓦时0.1元左右，虽然目前还没有具体数字，但可以肯定的是，成本将明显低于现有核电发电。”彭先觉说。 “该系统还将充分利用核燃料，不仅可以直接利用现有热中子反应堆产生的乏燃料，还可以利用贫铀和富钍资源。”未来，如果中国拥有200座热中子反应堆，将有200万吨铀资源可用于Z-FFR。这将大大缓解p另一个是良好的网络兼容性和通用性。 Z-FFR功率输出可以通过调节聚变“爆炸”的频率来控制。 “快速响应智能电源系统”，充当稳定的基本负载电源。此外，该系统可灵活用于热电联产（可提供区域供热和空间供热），具有广泛的应用范围。虽然其主旨和优势显而易见，但研究团队从原理验证到产业链建设，还需要经历多个环节。 2021年入驻，在川省成立天府创新能源研究院，成立产业化企业，旨在通过商业化模式加速推进。重要的实验验证。彭戈每年还可以生产1公斤左右的氚，解决了聚变燃料的自给自足问题。”先觉说，成本应该控制在几百元以内。对于核裂变燃料，计划采用干法处理乏燃料，避免传统湿法造成的环境污染。“至于工业化面临的最大风险，彭戈和工业化工厂建设复杂并行系统中的线路。推进、瞄准、燃料、施工等各方面的全面部署，将使我们能够如期推进。 “示范反应堆成功验证后，其模块化、分散化建造的特点，可以带来更快的推进速度。”彭先觉说。在《供应链答案、人工智能赋能与中美比较》报告中，彭先觉：如果从Z捏混合反应堆路线来看，我们是从头开始建设一条新的供应链，优点是物理和工程训练齐全，这意味着可以。我们会根据研究明确各个环节的需求，提前做好安排。缺点是这是一条新路径，需要大量投入和长期参与，很多关键部件还没有成熟的供应链 问：人工智能技术会加速融合商业化吗？技术进步，例如加速数据分析和优化实验解决方案，但人工智能不可能直接解决融合中的关键物理问题。大的。人工智能最重要的一点在于它对电力需求的重大影响。 AI计算本身需要大量能源，这将推动能源转型。问：中美两国在核聚变（特别是Z-p路线）研发方面有何特点？彭先觉：美国也是最早进入磁约束聚变领域的国家之一。过去，他的优势主要在于工程学，但他对聚变物理的探索，以开发电力系统中的Z箍缩，特别是与与我们类似的目标物理设计和混合反应堆概念相结合，有其自身的局限性。俄罗斯也在进行相关研究，但环境限制阻碍了重大进展。中国有得益于在核物理、等离子体物理和工程领域的广泛积累，特别是在聚变反应堆和Z型夹驱动混合反应堆设备方面发展了独特而全面的思想和概念。我们现在看到了一个机会，并希望联手加速这一潜在技术道路的进展。
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