在能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，核能發(fā)展路徑的探索成為全球焦點(diǎn)。傳統(tǒng)核裂變技術(shù)受制于鈾資源利用率低、核廢料處理難等問(wèn)題，而純聚變技術(shù)因?qū)崿F(xiàn)條件極為嚴(yán)苛，商業(yè)化進(jìn)程仍面臨重重障礙。在此背景下，一種融合聚變與裂變優(yōu)勢(shì)的混合技術(shù)路線逐漸進(jìn)入公眾視野，其中以“Z箍縮”驅(qū)動(dòng)的聚變—裂變混合堆（Z—FFR）方案?jìng)涫荜P(guān)注。

中國(guó)工程院院士彭先覺(jué)在深圳舉辦的一場(chǎng)學(xué)術(shù)活動(dòng)中，系統(tǒng)闡述了Z—FFR的技術(shù)原理與戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。他指出，核能釋放主要通過(guò)輕核聚變與重核裂變兩種途徑實(shí)現(xiàn)。聚變需將燃料加熱至數(shù)億度高溫形成等離子體，以克服原子核間的靜電斥力。盡管海水中氘儲(chǔ)量豐富，但單純依賴(lài)氘-氘聚變實(shí)現(xiàn)能量?jī)糨敵鲭y度極大，其能量消耗可能遠(yuǎn)超產(chǎn)出。相比之下，聚變與裂變的結(jié)合能夠突破單一技術(shù)的物理與工程瓶頸，形成更高效的能源系統(tǒng)。

Z—FFR方案的核心在于利用Z箍縮裝置產(chǎn)生強(qiáng)大電流脈沖，引發(fā)氘氚靶丸的慣性約束聚變，釋放高能中子。這些中子被包層中的裂變材料（如貧化鈾、釷或乏燃料）吸收后觸發(fā)裂變反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能量輸出的倍增。裂變過(guò)程產(chǎn)生的能量可維持系統(tǒng)運(yùn)行并生產(chǎn)氚燃料，形成自持循環(huán)。彭先覺(jué)強(qiáng)調(diào)，這種設(shè)計(jì)通過(guò)聚變中子源的精確控制與裂變能量放大的協(xié)同作用，既解決了聚變?cè)鲆娌蛔愕膯?wèn)題，又緩解了裂變電站的安全性與核廢料處理難題。

安全性是Z—FFR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要原則。該方案將涉核設(shè)施全部置于地下，與地面環(huán)境物理隔離。裂變包層采用“深次臨界”設(shè)計(jì)，僅依賴(lài)外部聚變中子維持反應(yīng)，中子流中斷即刻終止裂變，從根本上杜絕超臨界事故風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)停堆后的余熱問(wèn)題，系統(tǒng)配置了非能動(dòng)余熱排出裝置，無(wú)需外部電源即可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。聚變部分的氚操作量?jī)H為傳統(tǒng)托卡馬克裝置的十分之一，且處于負(fù)壓環(huán)境，泄漏風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。彭先覺(jué)稱(chēng)其為“目前最接近絕對(duì)安全的核能系統(tǒng)”。

在經(jīng)濟(jì)性與資源利用方面，Z—FFR展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。據(jù)測(cè)算，百萬(wàn)千瓦級(jí)示范電站造價(jià)約200億元，運(yùn)營(yíng)成本每年約10億元，年發(fā)電量可達(dá)100億度，電價(jià)有望降至每度0.1元左右。該系統(tǒng)對(duì)核燃料的兼容性極強(qiáng)，可直接利用現(xiàn)有熱中子堆產(chǎn)生的乏燃料，同時(shí)開(kāi)發(fā)貧化鈾與釷資源。彭先覺(jué)指出，若中國(guó)部署200個(gè)熱中子堆，將產(chǎn)生200萬(wàn)噸鈾資源可供Z—FFR使用，這不僅能緩解鈾短缺壓力，還可大幅減少核廢料體積與處置難度。

Z—FFR的電網(wǎng)適應(yīng)性同樣突出。其輸出功率可通過(guò)調(diào)節(jié)聚變“爆炸”頻率實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，有效平抑風(fēng)電、光伏等可再生能源的功率波動(dòng)。該系統(tǒng)既可作為基荷能源支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，又能通過(guò)熱電聯(lián)供、海水淡化、高溫制氫等方式拓展應(yīng)用場(chǎng)景。彭先覺(jué)將其描述為“智慧能源系統(tǒng)的關(guān)鍵組件”，認(rèn)為其模塊化設(shè)計(jì)便于分布式部署，有望加速能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

盡管技術(shù)路線清晰，Z—FFR的產(chǎn)業(yè)化仍需突破多重挑戰(zhàn)。彭先覺(jué)團(tuán)隊(duì)于2021年在四川成立天府創(chuàng)新能源研究院，并組建產(chǎn)業(yè)化公司推進(jìn)技術(shù)研發(fā)。根據(jù)規(guī)劃，2029年前后將建成50MA國(guó)家大科學(xué)裝置進(jìn)行關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，2032年左右完成實(shí)驗(yàn)供熱堆建設(shè)，全面測(cè)試聚變中子與包層相互作用、靶丸制備等工藝流程。該實(shí)驗(yàn)堆的中子源強(qiáng)度將達(dá)國(guó)際同類(lèi)裝置的千倍以上，每年可生產(chǎn)約1公斤氚，為聚變?nèi)剂献猿痔峁┍Ｕ稀?/p>

產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建是Z—FFR商業(yè)化的核心任務(wù)。彭先覺(jué)透露，驅(qū)動(dòng)器所需的電容器、開(kāi)關(guān)等部件壽命需從數(shù)十萬(wàn)次提升至千萬(wàn)次級(jí)；靶丸制造需滿(mǎn)足每10秒生產(chǎn)一枚的節(jié)奏，成本控制在數(shù)百元以?xún)?nèi)；裂變?nèi)剂咸幚韯t計(jì)劃采用干法工藝以減少環(huán)境污染。他強(qiáng)調(diào)，產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)不在于單一技術(shù)瓶頸，而在于能否整合資源并行推進(jìn)全系統(tǒng)研發(fā)。“需通過(guò)國(guó)家投入與市場(chǎng)機(jī)制結(jié)合，全面布局驅(qū)動(dòng)器、靶丸、燃料、建造等環(huán)節(jié)。”彭先覺(jué)說(shuō)。

在學(xué)術(shù)交流環(huán)節(jié)，彭先覺(jué)回應(yīng)了關(guān)于供應(yīng)鏈、AI技術(shù)與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的提問(wèn)。他指出，中國(guó)在Z箍縮混合堆領(lǐng)域已形成完整技術(shù)路線與研發(fā)團(tuán)隊(duì)，具備從物理研究到工程設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)勢(shì)，但關(guān)鍵部件供應(yīng)鏈仍需從零構(gòu)建，需國(guó)家戰(zhàn)略支持與資本協(xié)同。對(duì)于AI技術(shù)，他認(rèn)為其可加速數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，但難以直接解決聚變物理難題，不過(guò)AI計(jì)算對(duì)電力的巨大需求將反向推動(dòng)能源技術(shù)革新。在中美核聚變研發(fā)對(duì)比中，彭先覺(jué)認(rèn)為美國(guó)在磁約束與慣性約束聚變工程領(lǐng)域起步較早，但在Z箍縮能源系統(tǒng)物理設(shè)計(jì)與混合堆概念結(jié)合方面探索有限，而中國(guó)正通過(guò)整合核物理、等離子體物理與工程力量加速推進(jìn)這一潛力技術(shù)路線。