不久前,中國科學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的聚變堆八分之一真空室及總體安裝系統(tǒng)通過專家組測試與驗(yàn)收,達(dá)到了國際先進(jìn)水平,再次引發(fā)了對中國核聚變技術(shù)水平的關(guān)注。核聚變能源利用輕元素的核聚變反應(yīng)釋放能量,因其燃料豐富、產(chǎn)物清潔安全,被視為未來解決人類能源問題的重要途徑。盡管可控核聚變歷經(jīng)半個多世紀(jì)的發(fā)展,商業(yè)應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。近年來,全球聚變研究再度興起,大型裝置和研發(fā)項(xiàng)目頻繁取得新進(jìn)展,私營企業(yè)也加入其中,形成了一股聚變“競賽”態(tài)勢。
根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù),全球已有163座在運(yùn)、在建和計(jì)劃建設(shè)的聚變研究設(shè)施。國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)在多國合作下不斷突破難題。各國科研機(jī)構(gòu)也在新建和升級聚變研究設(shè)施,取得了多項(xiàng)技術(shù)突破。例如,美國DIII-D國家聚變設(shè)施、俄羅斯T-15MD托卡馬克裝置、英國JET裝置等都在不同技術(shù)路線上刷新了紀(jì)錄。
中國聚變研究始于上世紀(jì)50年代,多個科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)在各種技術(shù)路線上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。近年來,中國加快了研究步伐,逐步進(jìn)入世界前列。2024年,中國環(huán)流三號實(shí)現(xiàn)了150萬安培電流的高約束模等離子體運(yùn)行,自主研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備首次投入運(yùn)行,裝置運(yùn)行參數(shù)和控制水平穩(wěn)居世界前列。2025年初,全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)創(chuàng)下了“1億攝氏度1000秒”的長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行世界紀(jì)錄。此外,多個研究和工程實(shí)驗(yàn)設(shè)施也在規(guī)劃建設(shè)中。
新興聚變企業(yè)近年來異軍突起,為推動聚變能商業(yè)化增添了新力量。全球已有約50家私營聚變研發(fā)企業(yè),一些企業(yè)預(yù)計(jì)首座聚變電廠將在2030年代初實(shí)現(xiàn)。例如,英國第一光聚變公司宣布“彈丸聚變”取得重大技術(shù)進(jìn)展,加拿大通用聚變公司創(chuàng)下等離子體壓縮紀(jì)錄。中國的民營能源企業(yè)如能量奇點(diǎn)公司也在快速發(fā)展,高溫超導(dǎo)磁體“經(jīng)天磁體”達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
可控核聚變作為最具挑戰(zhàn)性的科研工程之一,一直是科學(xué)界合作的重點(diǎn)。中國國內(nèi)聚變科技企業(yè)與科研院所成立了聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體,加強(qiáng)合作協(xié)同。國際合作也進(jìn)入新階段,去年11月“世界聚變能源集團(tuán)”首次部長級會議匯集了30多個國家的核能主管部門。中國與超過50個國家的120余家核聚變科研機(jī)構(gòu)建立了合作與交流,特別是在支持東南亞、西亞、南美、北非等地的核聚變新興國家方面發(fā)揮了積極作用。
然而,對國際可控核聚變的火熱態(tài)勢也應(yīng)保持冷靜??煽睾司圩冄芯砍杀靖甙骸⒖茖W(xué)與工程難度大,解決問題的時間跨度也不可低估。例如,ITER最初計(jì)劃在2020年開始實(shí)驗(yàn),現(xiàn)已延期到2034年,成本從50億美元漲到220億美元。當(dāng)前的主要科學(xué)與工程挑戰(zhàn)包括等離子體穩(wěn)態(tài)燃燒、高溫耐輻照材料、氚增殖與自持循環(huán)等。短期內(nèi)商業(yè)化前景存在不確定性。但中國近期在聚變領(lǐng)域的新突破顯示出其高端人才資源、工業(yè)基礎(chǔ)儲備、供應(yīng)鏈能力和統(tǒng)籌合力集智的優(yōu)勢,有望在未來一段時間內(nèi)成為國際可控核聚變的引領(lǐng)者,為國際社會帶來福祉。
3月9日,專家組對聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施八分之一真空室及總體安裝系統(tǒng)進(jìn)行測試和驗(yàn)收。
2025-03-10 09:16:15中國下一代“人造太陽”關(guān)鍵系統(tǒng)驗(yàn)收