联创光电与如通股份选择的核聚变与核裂变混合堆才是十年内最优核能解决方案（类似新能源汽车的增程方案）

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联创光电与如通股份选择的核聚变与核裂变混合堆才是十年内最优核能解决方案（类似新能源汽车的增程方案）。

一、混合堆概述

核聚变与核裂变混合堆，简称聚变-裂变混合堆系统，是一种将核聚变反应和核裂变反应相结合的新型反应堆。它把发生核聚变反应的堆芯作为中子发生器，利用高能中子在次临界包层中诱发可裂变物质（如铀或钚）的裂变或嬗变反应。

混合堆这个概念出现得非常早，美国氢弹之父泰勒在氢弹实验成功后不久就提出用氘氚聚变产生的高能中子轰击铀238去生产钚239。同一时期，中国也开展了相关研究。后来冷战结束，核不扩散成主流，加上聚变研究进展不顺，美国一度要制裁中国发展混合堆。但中国的研究队伍在艰难情况下保留了下来，并发挥了重要作用。

2005 年，彭先觉院士提出了聚变裂变混合能源系统的概念。该系统以能源生产为目标，成为裂变核能和聚变核能之间的理想过渡选择。我国一直面临严峻的能源安全问题，国家迫切希望有新的安全可靠的能源供给，聚变裂变混合能源系统因此获得国家支持。

混合堆的特点包括对等离子体驱动器参数要求低、包层中可实现多种目标、较裂变堆更具安全性、可避免核扩散以及是核聚变和核裂变的有益结合体。近年来，人们认为核聚变-裂变混合堆系统是规模化发展核能的潜在途径之一，也是推动“商用核聚变电站”技术发展的重要一步。

二、混合堆原理

（一）融合聚变与裂变原理

核聚变是指将两个或多个轻元素核合并成一个重元素核的过程，在核聚变反应中，两个原子核靠近并融合成一个新的核，释放出能量。核聚变反应需要高温、高压和高密度的环境才能进行，通常需要使用强大的磁场和激光束来控制反应过程。而核裂变是指将一个重元素核分裂成两个或更多的轻元素核的过程，在核裂变反应中，原子核被撞击后发生裂变，并释放出大量的能量和中子。

在混合堆中，核聚变产生高能中子进入核燃料区域支持重核裂变。混合反应堆由两个元素组成，主要部分是核反应堆产生能量的活动层，分布着属于核燃料的核裂变材料，发生重核裂变反应。第二部分放置在活动层内部，以产生进入能量产生层的中子。在充满氘等离子体的该部分内部，发生热核聚变，释放出中子。发生裂变反应的活动层处于亚临界状态（接近临界），在恒定功率水平下运行，而常规反应堆在控制和安全系统的支持下在临界状态运行。

（二）俄罗斯混合堆示例

俄罗斯开发的裂变聚变混合堆结合了托卡马克聚变堆和熔盐裂变堆。小型托卡马克装置产生的中子将被周围的熔盐包层捕获利用。该设施将使用钍作为燃料，钍比铀更便宜且储量更丰富。此外，裂变聚变混合堆不需要超高温来产生能量，这与聚变堆不同。裂变聚变混合堆减少了核燃料循环对环境的影响。这一概念将传统的裂变过程和聚变反应堆原理结合在一起，其中包括一个聚变堆堆芯和一个亚临界裂变堆。聚变反应产物通常由反应堆冷却系统吸收，并进入裂变反应堆，维持裂变过程。而熔盐包层中的钍能够增殖转化为铀 - 233。裂变 - 聚变混合堆被看作是对聚变的短期商业应用，纯核聚变电力系统则有待进一步研究。俄罗斯正在开发的聚变裂变混合堆将采用紧凑式结构设计，功率约为 60～100 兆瓦，可在不换料的情况下运行 8 年以上。这种反应堆可以在偏远的地区生产电力、热能和清洁氢燃料。

三、混合堆优势

（一）安全性更高

混合堆在安全性方面具有显著优势。其功率适中，不像传统大型核反应堆那样存在过高的风险。尺寸相对紧凑，这意味着在选址和建设上有更多的灵活性，同时也降低了可能的安全隐患。操作安全性高，主要是因为发生裂变反应的活动层处于亚临界状态，在恒定功率水平下运行，与常规反应堆在临界状态运行相比，减少了发生核事故的可能性。此外，放射性含量低，对环境的影响大大减小。混合堆对等离子体质量要求较低，并且可以用钍替代高达 95％的易裂变铀，这进一步确保了核反应的可控性。例如，俄罗斯科学家提出的混合反应堆，利用保持在长磁阱中的高温等离子体获得额外的中子，在设计上就充分考虑了安全性因素。

（二）功能多样

混合堆的功能多样性是其另一大优势。它不仅可以实现发电这一主要功能，还能生产易裂变核燃料，为核能源的可持续发展提供了可能。同时，混合堆能够生产氚，氚虽然在自然界中含量极少，但在混合堆中可以通过特定的反应过程产生。此外，它还可以嬗变长寿命放射性核废料，有效解决了核废料处理这一难题。例如，聚变 - 裂变放射性洁净核能系统可以在包层中实现多种功能，包括发电、生产易裂变核燃料、生产氚以及嬗变长寿命放射性核废料等。

（三）较裂变堆更具优势

与同功率快堆相比，混合堆在增殖裂变燃料方面产量更高。混合堆中聚变中子的能谱比快中子能谱高，在相同堆功率条件下，能够产生更多的裂变燃料。而且，快堆的裂变中子产额中，其中一个中子必须用来维持链式反应，这使得增殖裂变燃料的中子数目相应减少，而混合堆则无此要求。在嬗变核方面，混合堆也表现出色。研究表明，当中子壁负荷在 1.0MW/m 量级时，混合堆即能有效嬗变核，同时输出电能。例如，聚变 - 裂变混合增殖堆和混合嬗变堆的研究成果，充分体现了混合堆在这方面的优势。

四、发展前景

尽管技术仍有挑战，但核聚变与核裂变混合堆作为清洁安全的核能系统，潜力巨大，是未来能源发展的潜在途径之一。

从国际形势来看，各国对能源安全的重视程度不断提高，对清洁能源的需求也日益增长。核聚变与核裂变混合堆作为一种具有巨大潜力的能源解决方案，受到了越来越多国家的关注。例如，美国、俄罗斯等国家都在积极开展相关研究和项目建设。

据国际能源机构的数据显示，全世界每年在能源研究方面的投入超过 20 亿美元，其中一部分资金也流向了核聚变与核裂变混合堆的研究领域。这表明，国际社会对这一技术的发展前景充满信心。

在国内，随着国家对能源安全和可持续发展的重视，核聚变与核裂变混合堆也得到了大力支持。中国工程物理研究院的 Z-FFR 混合堆技术方案就是一个很好的例子。该技术方案不仅代表着中国在核聚变领域的一大步前进，还计划在 2028 年让核聚变发电成为现实。

未来，核聚变与核裂变混合堆有望在以下几个方面发挥重要作用：

首先，在能源供应方面，混合堆可以为国家提供稳定、清洁、高效的电力供应。相比传统的化石能源，混合堆不产生温室气体和污染物，对环境友好。同时，混合堆的能源转换效率高，能够有效提高能源利用效率。

其次，在核废料处理方面，混合堆可以嬗变长寿命放射性核废料，有效解决核废料处理这一难题。这对于减少核废料对环境的影响，保障人类健康具有重要意义。

此外，混合堆的发展还可以带动相关产业的发展，如材料科学、工程技术等。这将为国家的经济发展提供新的动力。

五、联创光电与如通股份在核聚变核裂变混合堆的进展

A股真正和核聚变在落地的就是联创光电，如通股份再给联创光电做核聚变订单的机械部分生产分包

然而，要实现核聚变与核裂变混合堆的广泛应用，还需要克服一些技术挑战。例如，材料的抗热和抗辐射要求高，需要开发新型的材料；技术成本高，需要降低成本以提高商业化可行性；点火技术仍需进一步完善，以实现更高比例的核聚变反应等。

尽管面临诸多挑战，但随着技术的不断进步和投入的不断增加，核聚变与核裂变混合堆有望在未来成为能源领域的重要力量，为人类的可持续发展做出贡献。