據(jù)估算，太陽每秒鐘釋放的能量，可供全人類使用約70萬年。模擬太陽來產(chǎn)生無盡的清潔能源，也因此成為人類的“終極能源夢想”。實現(xiàn)“人造太陽”之夢為什么難？當(dāng)前全球以及我國的研發(fā)“進(jìn)度條”走到了哪一步？

自然界中，核聚變并不是“陌生”的現(xiàn)象。太陽猶如一個巨大的熱核聚變反應(yīng)裝置，每時每刻都在進(jìn)行著聚變反應(yīng)——氫原子核持續(xù)碰撞聚變?yōu)楹ず瞬⑨尫懦鼍薮竽芰?，向地球輸送能源?/p>

然而，地球并沒有太陽那樣能夠維持核聚變的高溫高壓環(huán)境。造“太陽”的首要難題是創(chuàng)造出聚變所需的嚴(yán)苛環(huán)境。理論上，氘氚等離子體需加熱至超1億攝氏度，約為太陽核心溫度的6至7倍，才能克服原子核間的庫倫排斥力，使其發(fā)生持續(xù)聚變。

可控核聚變將等離子體物理、核工程、材料科學(xué)等領(lǐng)域的難題集于一身，是迄今人類構(gòu)想的最復(fù)雜能源系統(tǒng)之一。

如今，全球聚變能研發(fā)已進(jìn)入多路徑并行、快速迭代的新階段。主流技術(shù)路線可分為磁約束和慣性約束兩大類，其中磁約束通過強(qiáng)磁場將高溫等離子體穩(wěn)定約束在真空容器內(nèi)，實現(xiàn)長時間持續(xù)反應(yīng)，托卡馬克和仿星器是其主要裝置類型；慣性約束則利用高能激光或粒子束在極短時間內(nèi)壓縮并加熱燃料靶丸，使其達(dá)到聚變條件。

當(dāng)前，世界上幾個大型托卡馬克實驗裝置已可短暫實現(xiàn)聚變反應(yīng)所需的嚴(yán)苛條件，但如何進(jìn)一步提高聚變功率增益、改善等離子體的約束性能和穩(wěn)定性，維持長時間燃燒并獲得凈能量輸出，仍面臨巨大科學(xué)和工程考驗。

國際熱核聚變實驗堆（ITER）是目前全球規(guī)模最大的聚變科研工程，承載著人類和平利用聚變能的美好愿望，由多國合作建設(shè)，項目2020年啟動組裝，成功后將證明磁約束聚變科學(xué)與工程技術(shù)的可行性，為2040至2050年示范電站奠定基礎(chǔ)。

日前，世界聚變能源集團(tuán)第2次部長級會議暨國際原子能機(jī)構(gòu)第30屆聚變能大會在中國舉行。在這次大會上，國際原子能機(jī)構(gòu)聚變能研究與培訓(xùn)協(xié)作中心落地成都，標(biāo)志著中國在聚變能源領(lǐng)域的國際地位與影響力實現(xiàn)顯著躍升。

中國是世界上少數(shù)幾個有完整核工業(yè)體系的國家之一，在可控核聚變領(lǐng)域已形成以國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施為引領(lǐng)、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的創(chuàng)新體系。例如，2025年，“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)原子核和電子溫度均突破1億攝氏度，標(biāo)志著中國可控核聚變技術(shù)取得重大進(jìn)展；全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在安徽合肥創(chuàng)造新世界紀(jì)錄，首次完成1億攝氏度1000秒“高質(zhì)量燃燒”；緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）主機(jī)首個關(guān)鍵部件——杜瓦底座成功落位安裝，標(biāo)志著項目主體工程建設(shè)步入新階段……中核集團(tuán)科技帶頭人黃梅介紹，中核集團(tuán)目前正在按照“實驗堆—示范堆—商業(yè)堆”開展聚變堆的研發(fā)。預(yù)計在2027年左右開展燃燒等離子體實驗，在相關(guān)技術(shù)成熟之后開始先導(dǎo)堆的建設(shè)，在這一階段演示聚變能輸出之后，再開始商業(yè)堆建設(shè)。

未來，一旦人類成功點燃可控聚變的“火炬”，其影響將遠(yuǎn)超技術(shù)突破本身，帶來全局性、系統(tǒng)性的深刻變革。作為理論上取之不盡、用之不竭的終極清潔能源，聚變能將從根本上破解人類對化石燃料的依賴；同時還將帶動超導(dǎo)材料、人工智能控制等前沿領(lǐng)域集群發(fā)展。

來源：光明日報