中国已经公布了世界上最大的脉冲发电厂的计划，希望这将有助于它在全球范围内赢得可行的核裂变能源竞赛。照片：彭博社
“据领导该项目的顶级核武器科学家称，中国政府已批准建设世界上最大的脉冲发电厂，计划到 2028 年产生核聚变能。“聚变点火是科学技术皇冠上的明珠9 月 9 日，中国工程物理研究院教授彭先觉在北京智库 Techxcope 组织的在线会议上说。人类聚变能源道路上最重要的里程碑。”
根据公开信息，现年 81 岁的彭开发了一些中国最先进的小型核弹头，并担任该国核武器计划的高级顾问。由极强电脉冲产生的压力——预计将于 2025 年左右在西南四川省省会成都建成。该机器将产生 5000 万安培的电力——约为创纪录的 Z 脉冲发电设施的两倍彭说，美国桑迪亚国家实验室的一个类似装置。在过去的几十年里，美国、俄罗斯和中国等核大国建造了许多 Z-pinch 机器——其中一些从未正式披露过——以模拟发展原子武器所需的极端条件 中国敦促向发达国家出售其核技术 这些设施可以储存大量电力，并在几纳秒内释放出来。电脉冲可以产生极大的压力和足够的辐射，让两个轻原子“融合”成一个更重的原子，并以能量的形式放弃一些质量。但是制造一台能够产生比输入更多的聚变能量输出的机器是极其困难的，到目前为止，还没有一个国家能够成功。根据彭的介绍，中国研究人员将尝试利用强电荷点燃少量的氢同位素氘和氚，从而产生核聚变反应。通过仔细控制这个过程，他们希望能够将释放的脉冲能量限制在几亿焦耳——大约和一袋 20 公斤（44 磅）的 TNT 一样强大。
与之前的设计不同，中国设施产生的聚变能量不会进入电网，而是驱动一大片超高速粒子撞击铀——该燃料将为设施的裂变部件提供动力。彭在他的会议演讲中说，这种包含聚变和裂变反应堆的原因是中国设计被指定为 Z-FFR。目的是让聚变点火室的墙壁充满铀，这将吸收爆炸产生的飞行神经元，使其分裂成两个较轻的元素——与现有核电设施中使用的过程相同。
据彭氏团队估计，铀裂变将使该设施的总热输出增加 10 至 20 倍，显着加快聚变能的应用，并使其为 2035 年的商业发电做好准备。如果中国的机器要成功，它将需要许多高性能电容器来存储电力和激光驱动的开关，这些开关可以立即操作而不会造成短缺。中国科学家在核聚变发电竞赛中早早获得了金子 其他挑战包括能够传输地球上最强电流的特殊电线，以及一个花生大小的目标装置，以有效地将电力转换为点火电荷。
彭说，由于近年来中国核科学家的新科学发现和技术突破，许多问题已经得到解决。他们的一些方法与西方已经尝试过的方法根本不同。在其聚变实验中，桑迪亚实验室试图从目标装置的中心开始点火。但中国研究人员表示，他们发现通过首先创建一条穿过目标中心的聚变反应细线可以更容易地实现点火。 Peng 说，这种线性方法将挤压整个目标的复杂的三维问题（同时从多个方向以相同的压力）减少为一维问题。他说，中国的方法显着简化了计算机分析的物理模型，同时放宽了对能源输入的需求。 “这是一个很大的创新。”
研究人员表示，未来的发电厂可以使用天然铀矿石、当今反应堆产生的核废料或钍，它可以满足数千年甚至数万年的能源需求，同时产生的放射性废物很少。他们说，由于聚变爆炸每 10 秒才会发生一次，因此它无法产生足够的能量来启动连锁反应并导致熔毁，从而使设计安全并适用于地球上的大多数地方。 Z机器只是中国和其他国家在实现聚变点火的竞赛中尝试和测试的一系列方法中的一种——包括强大的激光和磁场中的热等离子体。世界各地正在开发许多巨型设施，其中大多数旨在到本世纪中叶进行商业发电。
一位因问题敏感而不愿透露姓名的北京核物理学家表示，Z机虽然有一些独特的优势，但也存在一些可能影响其大规模应用的难题。这位物理学家说，例如，电源需要每隔几秒就产生和释放一次高频电荷，这会给电容器和其他组件带来巨大的压力。此外，每次爆炸后都需要更换目标装置，而反应室每天需要承受数千次爆炸冲击。但是，能否实现点火，有一点是确定的，根据这位物理学家的说法：该设施将成为一个“大型实验室”，用于对从大爆炸物理学到新武器等所有领域的前沿研究。”