2030年用“人造太陽”點燈 中國正在讓科幻照進現實香港新聞網10月16日電 （記者 崔隽）“一團耀眼的白光從山脈盡頭昇起……”在科幻小說《三體》中，太空飛船核聚變發動機發出的光芒如同太陽，人類利用核聚變等技術，得以走出地球家園，走向廣袤宇宙。 核聚變發電是人類追求的終極能源。太陽之所以能發光發熱，就是因為內部的核聚變反應。利用這種原理，以探索清潔能源為目的的可控核聚變裝置，就被形象地稱為“人造太陽”。 今年以來，中國“人造太陽”技術進展頗豐，經過幾十年的探索，不僅取得基礎科研的突破，在工程技術領域也已走在世界前沿。中國科學院合肥物質院等離子體所副所長徐國盛14日在第30屆聚變能國際大會受訪表示，到2030年，中國有望通過核聚變點亮第一盞燈，為人類能源未來帶來全新希望。
10月13日拍攝的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施“夸父”（CRAFT）八分之一真空室。（圖源：新華社） “人造太陽”究竟如何造？ 1952年，世界上第一顆氫彈成功試爆，讓人類認識到氘氚核聚變反應的巨大能量。但氫彈爆炸是不可控的核聚變反應，不能提供穩定的能源輸出。從此，人類便致力於在地球上實現可控核聚變，期望鋪就能源自由之路。 上世紀50年代，蘇聯科學家建成了第一個托卡馬克裝置。該裝置是一個由封閉磁場組成的“容器”，可以把炙熱的等離子體托舉到半空中持續加熱。這個辦法被視為探索穩態聚變反應堆工程及物理問題的最有效途徑。 2006年，經過幾十年的研究，由中國國家發展改革委立項支持的“東方超環（EAST）”在安徽合肥正式建成，用於研究長脈衝、高約束、穩態運行條件下的聚變堆物理和工程技術，包含超過200項自主創新的核心科技，是中國人自己的托卡馬克。 今年年初，“東方超環”首次實現1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運行，再次刷新了托卡馬克裝置高約束模運行的世界紀錄。“‘億度千秒’的難點在於，我們要把這一團火，相當於太陽表面溫度的6到7倍，像火球一樣的等離子體運速到上千秒，難度是非常難，這應該是目前五十多年的研究中，從物理研究向工程實踐邁出的堅實的一步。”中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤對媒體說。 不過，目前“東方超環”只是證明了原理可行性，而沒有真實產生能量，而這一目標，將由正在合肥建造的聚變能實驗裝置（BEST）實現。據專家介紹，BEST走的是“小而精”的路線，是為了讓核聚變從實驗室的 “理論”，真正變成能落地的“工程”，預計在2028年左右開始運行，并在全球範圍內首次實現聚變能發電演示。 與BEST裝置緊緊相鄰的就是建造它的工廠——“聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）”大科學裝置，它還有一個特別的名字叫“夸父”。這里由14棟單體建築構成，每一棟都是某一關鍵領域的超級實驗室，一共正在驗證和設計製造著與可控核聚變相關的19個子系統。10月13日，19個子系統之一的偏濾器原型機通過專家評審和驗收程序，標誌著中國自主研製的世界上體積最大、熱負荷最高的偏濾器原型組件研製成功。該部件作為接觸等離子體的第一道“牆壁”，承擔排出聚變產物和熱量、控制雜質等重要功能，堪稱“神話級盾牌”。 從EAST到BEST，中國核聚變事業正在穩步推進。對於這個過程，中科院合肥物質科學研究院的專家用一個生動的比喻來形容：“EAST裝置可以點燃火焰，而BEST裝置則是要實現從‘能點火’到‘能做飯’的飛躍。” 撬動萬億藍海市場，全球競賽加速中 目前，可控核聚變被視為能源領域的終極解決方案，一旦實現商業化落地，或將主導新一輪科技革命。有分析認為，聚變堆有望撬動萬億藍海市場，同時推動中上游環節產業化提速。國際能源署也預測，到2030年全球核聚變市場規模將達到4965.5億美元，2024年至2030年間複合年均增長率為7.4%。 中核集團核工業西南物理研究院聚變科學所所長鍾武律表示，要實現商業化的聚變能，必須完成六個階段，包括原理探索、規模化實驗、燃燒等離子體實驗、實驗堆、示範堆和商業堆，目前中國正處於第三個階段。 依靠中國在這一領域的研發基礎和產業鏈配套，不少商業團隊已經開始迅速入局。同時，不少地方也依託自身優勢，正積極探索差異化發展路徑，目前核電產業鏈聚集的上海、核聚變大科學裝置最集中的安徽和核技術領域基礎雄厚的四川，已成三足鼎立之勢。 世界範圍內，德國正在加速推進核聚變發電的戰略，計劃投入20億歐元，力圖在該領域取得突破。全球已有60多家商業公司進入核聚變研發領域，其中美國占30多家，科技巨頭如微軟、亞馬遜紛紛投資核聚變領域初創公司，以期實現核聚能為數據中心發電。而中國未來將繼續在反應堆堆芯材料、等離子體加熱和氚燃料循環技術等難題攻關，根據聚變路線圖，預計在2050年左右實現商業化聚變發電。 對人類來說，實現聚變能意味著什麼？將帶來一幅怎樣的圖景？中國科學院合肥物質科學研究院副院長宋雲濤說：“人類第一次工業革命之前只有馬車，馬車只能把人類從一個村莊帶到另一個村莊；工業革命之後，有了火車、飛機，可以把人類從一個國家帶往另外的國家。如果核聚變能源一旦實現，就能够把人類從這個星球帶往另外一個星球，人類的星際航行就能够實現。”（完） 【編輯：崔隽】
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