聚变堆：中国BEST装置全面开建

聚变堆：中国BEST装置全面开建

2025 年，中国在核聚变能源商业化道路上又迈出关键一步——紧凑型聚变能实验装置（BEST, Burning plasma Experimental Superconducting Tokamak）项目全面进入工程总装阶段，并于昨日（10 月 1 日）成功完成了其主机首个关键部件“杜瓦底座”的精准落位安装。

一、BEST：填补实验堆与示范堆之间的工程鸿沟

BEST 并非凭空出现，它是中国核聚变能源应用研究的新阶段。在此之前，中国的“人造太阳”EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，先进实验超导托卡马克，即东方超环）已在稳态高约束等离子体运行方面取得世界领先的成果，为 BEST 奠定了坚实的物理基础。然而，EAST 主要是一个物理实验平台，距离工程化和商业化仍有巨大鸿沟。

BEST 的使命正是填补这一空白。它由中国科学院等离子体物理研究所主导设计，由 2023 年 5 月成立的聚变新能（安徽）有限公司承建。这家注册资本高达 150 亿元的混合所有制企业，是中国首个以核聚变能商业化为核心目标的平台。

BEST 定位为全球首个紧凑型聚变能实验装置，其核心目标是在 EAST 的基础上，首次演示聚变能发电，并引领燃烧等离子体物理的前沿研究。按照规划，BEST 将于 2027 年建成，并在 2030 年实现聚变发电演示，目标是在 20 年内实现聚变能的全球商业应用。

二、技术核心：为何选择“紧凑高场”路线？

BEST 装置采用的是当前国际聚变研究领域备受关注的“紧凑高场超导托卡马克”技术路线。这一选择背后，蕴含着对聚变能经济性和可行性的深度思考。

传统的托卡马克装置，如国际热核聚变实验堆（ITER），倾向于通过“大力出奇迹”的方式，建造巨大的装置来实现能量增益。而“紧凑高场”路线则另辟蹊径，其核心思想是：聚变功率的密度与磁场强度的四次方成正比。这意味着，如果能将磁场强度提升一倍，理论上可以在体积缩小十六分之一的装置内实现同等的聚变功率。

实现这一目标的关键，在于高温超导磁体技术的应用。与传统低温超导材料相比，高温超导材料允许在更高温度和更强磁场下运行，能够制造出更强大、更紧凑的电磁线圈，从而构建出体积更小、但约束能力更强的托卡马克。这种设计不仅能大幅降低建设成本和周期，也为未来模块化建造商业聚变电站提供了可能，是提升聚变能经济性的关键一步。

BEST 的设计参数充分体现了其作为工程验证平台的特性：采用创新的高温超导混合磁体中心螺管，能产生高达 6.15 特斯拉的强环向磁场；等离子体大半径 3.6 米，小半径 1.1 米；等离子体电流可达 4-7 兆安培（MA）；聚变功率输出范围在 20 至 200 兆瓦（MW）之间；并能实现超过 1000 秒的长脉冲运行。这种高中子注量、高能量与粒子密度的环境，为测试未来聚变堆材料和部件提供了绝佳的试验场。

三、BEST 面临的挑战与关键技术验证

作为一座工程实验装置，BEST 的建设与运行本身就是一场对尖端技术的综合考验。它将直面并试图攻克未来聚变堆必须解决的几大工程难题：

1. 高效能量排出与第一壁材料：聚变反应产生巨大的热流，如何将其高效导出并发电，同时保证直接面向高温等离子体的“第一壁”材料不被损坏，是极端关键的问题。BEST 将采用水冷全钨壁结构，对高热负荷下偏滤器靶板材料的性能、等离子体与壁的相互作用（PWI）物理进行深入研究和验证。
2. 燃料（氚）的自持：聚变反应的燃料是氘和氚。地球上氘资源丰富，但氚是放射性元素，半衰期短，自然界中极其稀有。未来聚变电站必须实现“氚增殖”，即在反应过程中利用中子与锂反应来生产氚，实现燃料的自给自足。BEST 将搭载实验性的氚增殖包层模块（TBM） 和涉氚真空系统，，对氚的增殖、提取和循环等全链条技术进行工程验证。
3. 真实燃烧等离子体环境下的集成运行：BEST 将首次在中国使用氘氚（D-T）燃料进行聚变反应，产生真正的“燃烧等离子体”。在这种真实工况下，装置的各个子系统，包括超导磁体、真空系统、加热系统、诊断系统以及远程控制系统等，必须实现长期、稳定、高效的协同工作。这是一个极其复杂的系统工程，BEST 将是检验其整体可靠性的“试金石”。

BEST 的设计参数充分体现了其作为工程验证平台的特性：等离子体大半径 3.6 米，小半径 1.1 米；等离子体电流可达 4-7 兆安培（MA）；聚变功率输出范围在 20 至 200 兆瓦（MW）之间；并能实现超过 1000 秒的长脉冲运行。这种高中子注量、高能量与粒子密度的环境，为测试未来聚变堆材料和部件提供了绝佳的试验场。

四、建设进展与产业协同

BEST 项目的推进速度令人瞩目。原计划于 2025 年 7 月启动的主机系统总装工作，已于 5 月 1 日提前启动。这背后是中国强大的工业制造能力和高效的产业协同。项目汇聚了国内顶尖的科研机构与制造企业，形成了一条完整的聚变产业链。

例如，合锻智能承担了核心部件——真空室扇区的制造任务；航天晨光凭借其在 ITER 项目中积累的经验，负责制造难度极高的杜瓦系统和波纹管；钢研总院则成功开发出具有完全自主知识产权的超低温高强韧无磁不锈钢（CHSN01），解决了超导磁体在极端服役环境下的材料难题；而中油一建则作为总装单位，统筹整个主机系统的安装工程。

2025 年 10 月 1 日，重达 400 吨、直径约 18 米的杜瓦底座成功落位，是 BEST 建设过程中的一个重大里程碑，为后续核心部件的安装奠定了坚实基础。整个项目预计将于 2027 年 7 月完成主机大厅封顶，并随即进入调试和实验阶段。

五、开启聚变商业化的“三步走”征程

BEST 的成功不仅是技术上的突破，更具有深远的战略意义。它清晰地勾勒出中科院聚变能商业化的“三步走”战略：BEST（紧凑型聚变实验装置）→ CFEDR（聚变工程示范堆）→ 首个商业聚变堆。

BEST 作为第一步，将系统验证聚变堆的科学与工程可行性；CFEDR 作为第二步，将在此基础上建成一座能持续净发电的示范电站；最终，商业聚变堆将把清洁、安全、近乎无限的聚变能源送入千家万户。

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高工短评

“50 年后实现核聚变能源利用”，这句话在全世界已经传播了快 50 年了，号称“永远的 50 年” ........

无他，这是要真正实现“人造太阳”，技术难度太大。材料科学的极限、强磁场的产生、等离子体控制的精度、氚循环的效率等等，每一个环节都是人类科技天花板级的难题。

虽然前途遥远，但超着这一极限目标前进，会不断推动人类科技冲破极限、始终向前，具备极高的战略意义。

当然，这也是个巨大的资本狂欢过程 ... ...