不久前,中国科学团队研制的聚变堆八分之一真空室及总体安装系统通过专家组测试与验收,系统研制水平及运行能力达到国际先进水平,中国核聚变技术水平再次引起热议。
“人造太阳”——核聚变能源是利用轻元素的核聚变反应释放能量的能源形式。由于单位燃料聚变反应释放能量巨大,聚变资源储量丰富,主要产物清洁安全,可控核聚变一直被科学界视为未来解决人类能源困境的一个清洁、安全、丰富的长久出路。然而,可控核聚变历经半个多世纪发展,商业应用仍有相当距离。近年来,全世界国际聚变领域再度掀起热潮,大型装置和研发项目频繁取得新进展,私营企业异军突起,主要国家政策上也跟进支持,形成一股聚变“竞赛”态势。
根据国际原子能机构今年初的数据,全球已有163座在运、在建和计划建设的聚变研究设施。当今国际重大科学工程之一的国际热核聚变实验堆(ITER)在中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方合作下不断突破难题取得建设进展。各国主要科研机构陆续新建和升级聚变研究设施,实验成果取得新突破。在国外大型装置中,美国DIII-D国家聚变设施和国家点火设施(NIF)、俄罗斯T-15MD托卡马克装置、英国的欧洲联合环装置(JET)、德国Wendelstein 7-X仿星器装置、韩国KSTAR超导托卡马克装置、日本JT-60SA托卡马克研究装置等都在不同技术路线和指标上刷新纪录。
我国聚变研究始于上世纪50年代,中核集团核工业西南物理研究院、中国科学院合肥物质科学研究院等老牌科研机构和一批大学多年求索进步,在托卡马克、仿星器、球形托卡马克、反场箍缩装置、磁镜装置、直线装置、偶极磁场装置等各类传统和非传统技术路线上都有基础。目前加快发力,在接连取得新突破之下,正逐步进入世界第一梯队。其中,2024年中国环流三号(HL-3)实现150万安培电流的高约束模等离子体运行,自主研发的高功率高频率(105GHz)回旋管、数字孪生系统等关键设备首次投入运行,装置运行参数和控制水平稳居世界前列。2025年1月,全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)首次创下“1亿摄氏度1000秒”的长脉冲高约束模等离子体运行世界纪录。核聚变技术研发基地、聚变堆主机关键系统综合研究设施、紧凑型聚变能实验装置、中国聚变工程实验堆等研究和工程实验设施也在规划建设。