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雪人氦螺桿壓縮機組,助力我國低溫裝備發展

雪人氦螺桿壓縮機組,助力我國低溫裝備發展

2026年8月24日,人民日報刊發深度觀察報道:《讓"人造太陽"照進現實》,聚焦我國核聚變能研發與產業化進展。

文章以中國環流三號突破"雙億度"、全超導托卡馬克實現千秒穩態運行為主線,串聯起從超聲分子束加料國際標準制定、高功率回旋管國產化,到大型氦氣壓縮機轉子型線創新等關鍵技術突破,并圍繞燃燒實驗階段后的商業化路徑,呈現我國聚變工程從實驗室邁向示范堆的清晰時間表與仍待跨越的門檻。

氫能和核聚變能已列入國家未來產業布局。雪人集團作為一家先進制造企業,聯合科研院所,實現了從關鍵核心技術攻關到落地工程應用,以一臺氦氣壓縮機切入能源戰略和前沿科技的最前沿。

節選《 人民日報 》( 2026年8月24日 19 版)

 

《讓"人造太陽"照進現實》

記者:谷業凱

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中國科學院理化技術研究所研究員胡忠軍正在測量氦螺桿壓縮機陰陽轉子的嚙合間隙


image.png在中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所,科研人員在檢查“人造太陽”高溫超導中心螺管線圈測試平臺


核聚變是太陽發光發熱的原理,它是指兩個或多個輕原子核,在極高溫度和壓力下,聚合形成重原子核,同時釋放巨大能量的核反應。核聚變能安全、清潔,幾乎取之不盡、用之不竭。因此,這一人類未來的理想能源也被稱為“人造太陽”。

核聚變能如何從實驗室走向產業,何時能走進尋常百姓家?記者近日進行了采訪。

一旦實現商用,將大幅降低人類對化石能源依賴,有望重塑全球能源體系。

核聚變能之所以被視為“人造太陽”,首先在于它的主要燃料氘(氫的同位素)在地球上“儲量”非常豐富,且分布廣泛。氘大量存在于海水中,每升海水提取出的氘通過聚變反應可釋放相當于燃燒300升汽油的能量。

其次,核聚變能具有固有安全與環境友好的特性,因核聚變反應需上億攝氏度高溫等非常苛刻的條件,如出現反應故障會因不滿足反應條件而自動停止,無熔毀風險。

此外,沒有長壽命的放射性產物,運行過程也不產生溫室氣體。因此,核聚變能一旦實現商用,將大幅降低人類對化石能源依賴,有望重塑全球能源體系,實現經濟社會可持續發展。

當前,我國多個核聚變裝置加快建設,科研、工程和產業發展同步推進。四川成都,新一代“人造太陽”中國環流三號突破“雙億度”,預計到2027年將開展燃燒等離子體實驗研究;安徽合肥,全超導托卡馬克核聚變實驗裝置實現1億攝氏度上千秒的穩態運行,世界首個緊湊型聚變能實驗裝置項目也在加快建設。

“核聚變本質是恒星供能反應,想要實現自持聚變,須在高溫、高密度電離氣體(等離子體)環境下達成反應條件。”中國科學院理化技術研究所研究員胡忠軍介紹,現有核聚變主流路線分為磁約束(以托卡馬克、仿星器為代表)、慣性約束(以激光驅動靶丸為代表)兩大類,還有磁化靶聚變等新概念方案。

其中,托卡馬克磁約束核聚變是當前較有希望率先實現核聚變能應用的技術路線。圍繞該技術路線,中核集團、中國科學院等單位,在等離子體高參數和長脈沖運行、聚變堆關鍵技術研發、核心部件研制等方面取得一系列進展。

同時,國內高校院所積極參與核聚變研究;民營企業也積極進入核聚變能新賽道,多元化技術路線加快發展。

實現核聚變能的商業化運用,需要經歷6個主要階段,包括原理探索、規模實驗、燃燒實驗、實驗堆、示范堆、商用堆。目前我國正處于“燃燒實驗”階段,已具備開展相關實驗的等離子體參數及裝置運行等條件。

我國在聚變裝置運行、聚變堆關鍵技術研發等方面取得了一系列重要進展。

近年來,我國在聚變裝置運行、聚變堆關鍵技術研發等方面取得了一系列重要進展。

“可控核聚變超導強磁場的實現依賴于液氦溫區到液氫溫區的低溫環境。隨著核聚變能的發展,低溫制冷系統的規模也在不斷增大。”胡忠軍舉例,在大型低溫系統中,氦氣壓縮機是核心動力設備。

多年來,中國科學院理化技術研究所深耕螺桿氦氣壓縮機技術。2015年,中國科學院理化技術研究所與福建雪人股份有限公司成立聯合實驗室,一起攻關大型螺桿氦氣壓縮機技術。他們打破傳統轉子型線設計上低轉速原則的固有思維,開發出適用于小分子量氣體壓縮的新型轉子型線,解決了氦氣容易泄漏和絕熱指數大帶來壓縮熱大的難題,有效提高了氦氣壓縮機的效率和可靠性,形成了系列工業化產品,整體技術達到國際領先水平。

發展核聚變能,我國有何優勢?段旭如表示,我國擁有完整的核工業體系和豐富的核工程經驗,要發揮企業在工程設計、材料生產、裝備制造等領域的產業賦能優勢,聚焦核工程技術在聚變堆全生命周期的關鍵作用,推進我國核聚變能高質量發展。

工程化實踐已形成堅實基礎,正朝著建設工程實驗堆、商業示范堆的目標穩步邁進。

從全球看,聚變能商業化已形成加速態勢。據國際原子能機構《2025年世界聚變展望》報告,全球有近40個國家推進聚變計劃。

然而,聚變能商業化仍面臨多重挑戰。其中,科學與技術層面亟須突破燃燒等離子體穩態運行、耐高能中子轟擊及高熱負荷材料等難題。產業生態上,還需解決產供鏈成熟性、經濟可承受性、投資可持續性、監管可適配性等問題。

“我國將核聚變能列為前瞻布局的未來能源戰略重要環節,并加快聚變科學、工程能力建設。國內聚變發展以國家科研體系和重大科學裝置為牽引,形成從基礎物理實驗、關鍵系統綜合驗證到燃燒等離子體及工程堆研究的遞進路徑,并通過重大裝置投資、專項研發、產業集群、公共平臺、供應鏈本土化等,落實為具體工程任務。”胡忠軍認為。

發展核聚變離不開全球科技合作。自2006年我國參加國際大科學工程國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃以來,上百家國內企業和單位參與了ITER項目,涵蓋材料研發、關鍵技術與工藝開發、加工制造以及聚變堆集成安裝等任務。

中國科學家和工程師作出的貢獻,有力推動了ITER計劃的發展,也得到了全球高度評價。國際磁約束受控核聚變研究始于上世紀50年代,如今已來到世界范圍內開放合作、共同參與的研究階段。核聚變能承載著解決能源短缺、氣候變化等人類共同難題的使命,開放合作是應對這些挑戰的必然選擇。


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