氫硼聚變是一種高能核聚變反應,即p-B11(質子-硼11)反應。氫硼聚變是氫與硼的核聚變,涉及到氫原子核(質子)與硼11原子核的碰撞。通過質子與硼11原子核相互作用,氫硼聚變生成三個α粒子(氦核),并釋放出大量的能量。
根據新思界產業研究中心發布的《
2024-2029年氫硼聚變行業市場深度調研及投資前景預測分析報告》顯示,自2018年以來,全球核聚變企業數量處于持續增長中,2023年企業數量達45家左右,其中又以美國、歐洲地區居多。全球范圍內,采用氫硼聚變技術方案的企業有美國TAE Technologies公司、澳大利亞HB11 Energy公司、德國Marvel Fusion公司、中國新奧集團等。
由于條件苛刻、技術不成熟,目前常用的核聚變燃料有D-T、D-D、T-T、He3-He3、T-T、He3-Li6、p-B11、D6Li等,其中B11原子核最大。
氘氚(D-T)聚變為目前核聚變領域主要研究方向之一,且已取得重大進展,但氘氚聚變會產生大量中子(不帶電荷),中子輻射穿透力強,且會帶走聚變中釋放的能量,進而引發材料活化、裝置損傷等一系列問題。另外氚為國家嚴格管控戰略物資,自然界中存量極少。
氫硼聚變是無中子聚變領域研究熱點方向之一,相較于氘氚聚變及其他核聚變反應,氫硼聚變產生的中子較低,或無中子產生,且極少涉及放射性,這意味著氫硼聚變具有更環保、輻射污染更小等優勢。另外硼在自然界儲量豐富,更容易獲取。
氫硼聚變對三重積要求較高,因此技術挑戰較大,目前該領域仍存在諸多亟需解決問題,涉及到診斷技術(如氫硼含量比)、加熱技術(如負離子源中性束)、加料技術(如硼核靶制備、硼彈丸注入)等方方面面。
球形環是實現氫硼聚變的理想平臺。2019年,新奧集團自主設計建造了國內首座中型球形環裝置“玄龍-50”。新奧聚變研究團隊提出了“實驗-點火-發電”三步走的發展計劃,目標在2035年進入聚變示范堆階段,最終實現商業化的氫硼聚變能,為實現這一計劃,新奧完成了對“玄龍-50”的升級,并進行了新裝置“玄龍-50U”首次等離子體實驗,下一代裝置“和龍-2”處于籌建中,預計2026年建成。
新思界
行業分析人士表示,氫硼聚變具有燃料豐富、無污染、無/低中子等特點,是理想的核聚變選擇,在未來能源領域具有巨大應用潛力。核聚變具有清潔、高效、原料豐富等優勢,是全球能源領域研究熱點,在技術和資本等驅動下,核聚變商業化進程正不斷加快,氫硼聚變市場空間將隨之擴大。