瞻觀前沿

可控核聚變俗稱人造太陽，被稱為人類的終極能源。目前，可控核聚變裝置只實現并維持了幾秒鐘，其中原因之一是托卡馬克中的離子體很難控制，且極易撕裂，并且逃逸出用來約束它的強大磁場。提前預知這種逃離并實施干預，是實現長時間核聚變的關鍵之一。

近期，來自美國普林斯頓大學的研究團隊開發(fā)了一套AI模型，實現了可控核聚變裝置托卡馬克中等離子體的實時預測，提前300毫秒就預測了核聚變中的等離子不穩(wěn)定態(tài)，并避免了等離子體撕裂的問題。相關研究以《Avoiding fusion plasma tearing instability with deep reinforcement learning》為題，于2024年2月21日發(fā)布在《Nature》上。

普林斯頓大學機械與航空航天工程教授、該研究的作者之一Egemen Kolemen表示，從過去的實驗中學習，而不是從物理理論模型中獲取信息，AI可以制定出最終的控制策略，實現在真實反應堆中實時支持高功率等離子體保持穩(wěn)定。

圖源：Nature

技術價值觀察

科學家可以利用這項技術來防止可控核聚變的中斷，從而產生足夠能量所需的高功率聚變反應。因此，這一成果為開發(fā)穩(wěn)定的高性能托卡馬克運行方案鋪平了道路，有望在國際熱核聚變實驗堆計劃等項目中得到實際應用。

由于托卡馬克裝置中的關鍵組成部分為超導磁體，該技術有望推動超導產業(yè)的發(fā)展，當前位于產業(yè)鏈的下游環(huán)節(jié)。超導材料產業(yè)鏈上游為礦資源，如釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬;中游是超導材料，如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游是超導應用產品，如超導電纜、超導限流器、超導濾波、超導儲能以及超導發(fā)電機等。

宏觀市場觀察

超導技術在各行業(yè)的發(fā)展中有著重要的研究和開發(fā)價值

超導全稱超導電性，是指在一定條件下電阻等于零，電流可在其間無損流動的現象，具備這種特性的材料被稱為超導材料或超導體。超導材料是一項具有遠大戰(zhàn)略意義的高新技術，可以廣泛用于電子通信、醫(yī)療設備、交通運輸、電力能源等領域，其中超導技術在MRI、超導限流器、超導電纜等產品開發(fā)中均已成功應用。

超導材料、超導磁體為重點關注領域

從我國超導技術投融資熱門賽道來看，截至2023年，超導材料投融資熱度較高，包括高溫超導材料和低溫超導材料等;此外，超導磁體、超導電纜相關投融資事件數量占比也超過10%，反映了市場對超導技術在電力、能源等多個領域的廣泛應用前景的信心。

加快超導材料在前沿領域的技術創(chuàng)新突破

高溫超導材料是我國能源技術的戰(zhàn)略需求，國家在政策上給予了導向性支持。《中國制造2025》將突破高溫超導材料的制造及應用技術，形成產業(yè)化能力作為電力裝備的戰(zhàn)略任務和重點之一?！吨袊圃?025》重點領域技術創(chuàng)新綠皮書將10MW等級超導風電機組納入發(fā)電裝備重點發(fā)展產品;將高溫超導儲能裝置、超導變壓器、超導限流器納入輸變電裝備重點發(fā)展產品。

2021年12月，工信部、科技部、自然資源部聯合發(fā)布的《十四五原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》則作為綱領性文件，提出發(fā)展超導材料布局行動，強化應用領域的支持和引導，明確了超導材料在現代產業(yè)中的定位。

中國超導技術賽道熱力圖

根據產業(yè)熱力圖顯示，目前超導關鍵技術強相關的城市集群主要集中在北京地區(qū)、西安區(qū)、長三角地區(qū)、粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于超導研發(fā)，成為潛在的超導技術發(fā)展中心。根據熱力圖的分布，大灣區(qū)有極大的可能性成為超導技術的先導區(qū)域。重點關注廣東省廣州市天河區(qū)、陜西省西安市雁塔區(qū)和未央區(qū)、廣東省深圳市福田區(qū)、福建省廈門市海滄區(qū)等地的相關企業(yè)，以及這些地方對超導產業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

經濟學人APP資訊組

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標簽： 超導 材料 技術 隨筆