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一、項(xiàng)目背景與戰(zhàn)略定位
2025年3月31日,法國正式啟動由法國原子能委員會(CEA)與國家科學(xué)研究中心(CNRS)共同牽頭的“SupraFusion”研究計(jì)劃。該項(xiàng)目隸屬“法國2030計(jì)劃”中的優(yōu)先研究計(jì)劃與設(shè)備(PEPR)框架,旨在通過高臨界溫度超導(dǎo)體(HTS)的材料基礎(chǔ)、系統(tǒng)集成與示范驗(yàn)證,推動磁約束聚變、低碳能源及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破,項(xiàng)目總周期七年,獲得5000萬歐元政府資助。
“法國2030計(jì)劃”于2021年啟動,總投資達(dá)540億歐元,旨在以顛覆性創(chuàng)新推動國家科技和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,其中一半資金用于支持初創(chuàng)企業(yè),另一半聚焦能源、健康、交通等關(guān)鍵領(lǐng)域的脫碳技術(shù)。SupraFusion作為其中具有代表性的科研任務(wù),體現(xiàn)了法國在能源自主、科研創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)布局等維度的戰(zhàn)略意圖。
二、項(xiàng)目目標(biāo)與技術(shù)路徑
SupraFusion項(xiàng)目計(jì)劃圍繞高溫超導(dǎo)領(lǐng)域從“基礎(chǔ)研究—技術(shù)驗(yàn)證—產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”的完整鏈條布局,重點(diǎn)推進(jìn)以下三個(gè)戰(zhàn)略方向:
1. 高溫超導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)模塊開發(fā)
構(gòu)建基于REBCO(稀土鋇銅氧)帶材的高性能超導(dǎo)體基礎(chǔ)平臺,包括材料表征、建模仿真、性能評估等,為下一代高場強(qiáng)磁體和聚變裝置關(guān)鍵部件提供支撐,提升聚變裝置關(guān)鍵部件的工程成熟度。
2. 大規(guī)模技術(shù)驗(yàn)證
開發(fā)能承受極高磁場與能量負(fù)載的高溫超導(dǎo)磁體,構(gòu)建一個(gè)可實(shí)現(xiàn)20 T磁場和100 MJ儲能能力的實(shí)驗(yàn)級演示系統(tǒng),為緊湊型聚變反應(yīng)堆原型的核心磁體系統(tǒng)提供技術(shù)路徑驗(yàn)證。
3. 拓展高溫超導(dǎo)社會應(yīng)用
探索高溫超導(dǎo)技術(shù)在醫(yī)療影像(MRI)、智能電網(wǎng)(限流器、電纜)、高能物理、低碳交通(如電動船舶、航空)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,并通過項(xiàng)目征集機(jī)制吸納外部創(chuàng)新力量。
三、組織架構(gòu)與科研分工
SupraFusion計(jì)劃由CEA與CNRS主導(dǎo),聯(lián)合法國多家國家實(shí)驗(yàn)室、高校與產(chǎn)業(yè)方參與,采用矩陣式科研管理模式,具體劃分為五大子項(xiàng)目推進(jìn):
REBCO帶材的性能表征與建模;
大電流超導(dǎo)導(dǎo)體的工藝開發(fā);
高溫超導(dǎo)磁體的保護(hù)與安全策略;
超導(dǎo)磁體大型演示器設(shè)計(jì)與制造;
緊湊型聚變反應(yīng)堆集成方案研究。
其中,CEA旗下的IRFM(法國聚變研究所)在基礎(chǔ)材料開發(fā)與應(yīng)用集成方面承擔(dān)關(guān)鍵角色,為項(xiàng)目在磁約束聚變方向提供深度技術(shù)積累與集成平臺支撐。此外,SupraFusion計(jì)劃還將將設(shè)立兩個(gè)公開項(xiàng)目征集方向:一是支持高水平實(shí)驗(yàn)設(shè)施與通用測試平臺的建設(shè);二是面向社會化應(yīng)用場景進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化與原型示范。同時(shí),SupraFusion的配套機(jī)制還包括人才培養(yǎng)計(jì)劃、跨機(jī)構(gòu)科研網(wǎng)絡(luò)建設(shè),以及實(shí)驗(yàn)室開放與科研協(xié)同機(jī)制,力求推動法國在高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域形成可持續(xù)、具國際競爭力的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。
整體而言,SupraFusion計(jì)劃擬通過整合法國在粒子物理、材料科學(xué)、工程設(shè)計(jì)等方面的科研基礎(chǔ)與產(chǎn)業(yè)資源,搭建全國性研發(fā)平臺,提升材料與系統(tǒng)整體技術(shù)成熟度(TRL),并在計(jì)劃后期實(shí)現(xiàn)樣機(jī)或初代裝置的示范驗(yàn)證。
參考資料:
SupraFusion : lancement du programme sur les supraconducteurs haute température et la Fusion. 20250409. https://irfm.cea.fr/2025/04/suprafusion-lancement-du-programme-sur-les-supraconducteurs-haute-temperature-et-la-fusion/