科学与健康丨聚变能研发进入新阶段，“人造太阳”离我们有多远？

  新华社北京10月18日电 题：聚变能研发进入新阶段，“人造太阳”离我们有多远？

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  新华社记者宋晨、李力可

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  据估算，太阳每秒钟释放的能量，可供全人类使用约70万年。模拟太阳来产生无尽的清洁能源，也因此成为人类的“终极能源梦想”。

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  实现“人造太阳”之梦为什么难？当前全球以及我国的研发“进度条”走到了哪一步？在10月中旬于四川成都举行的世界聚变能源集团第2次部长级会议暨国际原子能机构第30届聚变能大会上，记者采访到了最新消息。

  人类构想的最复杂能源系统之一

  自然界中，核聚变并不是“陌生”的现象。太阳犹如一个巨大的热核聚变反应装置，每时每刻都在进行着聚变反应——氢原子核持续碰撞聚变为氦核并释放出巨大能量，向地球输送能源。

  然而，地球并没有太阳那样能够维持核聚变的高温高压环境。造“太阳”的首要难题是创造出聚变所需的严苛环境。理论上，氘氚等离子体需加热至超1亿摄氏度，约为太阳核心温度的6至7倍，才能克服原子核间的库伦排斥力，使其发生持续聚变。

  与会专家认为，可控核聚变将等离子体物理、核工程、材料科学等领域的难题集于一身，是迄今人类构想的最复杂能源系统之一。

  未来，一旦人类成功点燃可控聚变的“火炬”，其影响将远超技术突破本身，带来全局性、系统性的深刻变革。作为理论上取之不尽、用之不竭的终极清洁能源，聚变能将从根本上破解人类对化石燃料的依赖；同时还将带动超导材料、人工智能控制等前沿领域集群发展。

  全球聚变能研发已进入新阶段

  记者从本次大会上了解到，全球聚变能研发目前已进入多路径并行、快速迭代的新阶段。

  主流技术路线可分为磁约束和惯性约束两大类，其中磁约束通过强磁场将高温等离子体稳定约束在真空容器内，实现长时间持续反应，托卡马克和仿星器是其主要装置类型；惯性约束则利用高能激光或粒子束在极短时间内压缩并加热燃料靶丸，使其达到聚变条件。

  国际热核聚变实验堆（ITER）是目前全球规模最大的聚变科研工程，承载着人类和平利用聚变能的美好愿望，由多国合作建设，项目2020年启动组装，成功后将证明磁约束聚变科学与工程技术的可行性，为2040至2050年示范电站奠定基础。

  与会专家表示，当前，世界上几个大型托卡马克实验装置已可短暂实现聚变反应所需的严苛条件，但如何进一步提高聚变功率增益、改善等离子体的约束性能和稳定性，维持长时间燃烧并获得净能量输出，仍面临巨大科学和工程考验。

  中核集团科技带头人黄梅介绍，中核集团目前正在按照“实验堆—示范堆—商业堆”开展聚变堆的研发。预计在2027年左右开展燃烧等离子体实验，在相关技术成熟之后开始先导堆的建设，在这一阶段演示聚变能输出之后，再开始商业堆建设。

  中国面向未来积极推进国际合作

  本次大会上，国际原子能机构聚变能研究与培训协作中心落地成都，标志着中国在聚变能源领域的国际地位与影响力实现显著跃升。

  中国是世界上少数几个有完整核工业体系的国家之一，在可控核聚变领域已形成以国家重大科技基础设施为引领、产学研协同的创新体系——

  2025年，“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度，标志着中国可控核聚变技术取得重大进展；

  全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”；

  紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件——杜瓦底座成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段；

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  “中国将与国际原子能机构、国际热核聚变实验堆组织及各国一道，不断推进全球能源创新可持续发展，促进人与自然和谐共生，为共建清洁、美丽、可持续的世界贡献中国智慧、中国方案，让聚变能更好造福人类。”国家原子能机构主任单忠德说。