中核集團核工業西南物理研究院在磁約束核聚變能量導出技術領域實現重大突破。研究團隊自主研制并投入運行的工程性液態金屬與氦氣工質熱工研究平臺,標志著我國已構建起覆蓋聚變堆全工況的液態金屬-氦冷雙技術路線驗證體系,相關技術指標達到國際領先水平。
作為未來清潔能源的核心技術,核聚變裝置的能量導出效率直接影響發電可行性。包層系統作為實現熱能轉化與氚增殖的關鍵部件,其技術路線選擇備受關注。當前國際主流方案分為液態金屬包層與氦冷固態包層兩大體系,我國通過建設雙平臺驗證體系,同步推進兩條技術路線的工程化研究。
液態金屬熱工研究平臺在強磁場環境適應性方面取得突破。該裝置可在0-4特斯拉強磁場、300-550℃高溫條件下穩定運行,核心參數哈特曼數達到10000,真實模擬聚變堆芯工況。平臺重點攻關磁流體動力學效應對傳熱性能的影響機制,為液態鋰鉛包層技術的自主研發提供關鍵實驗數據,有效解決強磁環境下的熱工控制難題。
氦氣工質熱工研究平臺聚焦高壓寬溫域運行技術。參照國際熱核聚變實驗堆(ITER)標準建設的該裝置,具備4-12兆帕壓力、常溫至500℃的寬溫域運行能力。平臺實現三大核心設備國產化:電磁軸承氦氣主風機突破轉子無接觸運行技術,印刷電路板式換熱器提升熱交換效率30%,金屬波紋管密封閥門將系統泄漏率控制在百萬分之一級別。模塊化設計理念驗證了工廠預制安裝的可行性,為ITER項目及商用堆建設提供重要成本控制參考。
雙平臺體系的建成顯著提升我國聚變技術自主化水平。研究團隊系統掌握氦冷系統從設計、制造到集成的全鏈條核心技術,形成覆蓋主風機、換熱器等關鍵設備的自主知識產權體系。該成果不僅強化了我國在聚變堆熱工水力領域的工程驗證能力,更為后續聚變實驗堆建設及ITER國際合作項目提供堅實技術支撐,推動人類向可控核聚變能源商業化邁出關鍵一步。











