许春阳：中国“人造太阳”研究步入世界第一梯队

来源：环球时报

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。

我们应该如何看待目前世界主要国家在有关“人造太阳”技术发展方面的“竞赛”？

首先，新兴聚变企业近年来呈现异军突起态势，给推动聚变能商业化增添了一股新力量。根据不同统计，全球已有约50家私营聚变研发企业，呈快速增长态势。私营企业大多致力利用新颖方案与技术，大幅加快聚变能实现的进程。一些企业认为，首座聚变电厂有望在2030年代初实现。如英国第一光聚变公司（First Light Fusion）2024年4月3日宣布“弹丸聚变”取得重大技术进展，加拿大通用聚变公司2024年12月宣布磁化靶聚变（MTF）技术创下等离子体压缩纪录。我国民营能源企业在这方面也有快速发展，例如能量奇点公司今年3月10日宣布高温超导磁体 “经天磁体”达到了国际领先水平。

其次，可控核聚变作为人类最具挑战性的科研工程难题之一，一直是科学界合作聚智的焦点。我国国内聚变科技企业与科研院所2023年成立聚变产业联盟和可控核聚变创新联合体，加强合作协同。国际合作也正进入新阶段，去年11月“世界聚变能源集团”首次部长级会议汇集30多个国家核能主管部门。我国目前与全世界超过50个国家的120余家核聚变科研机构建立合作与交流，特别是在助力东南亚、西亚、南美、北非等地核聚变新兴国家学科和实验装置建设方面。全球南方国家对利用核能促进社会发展表现积极，有望成为下一阶段核能和平利用乃至核聚变能源发展的新热点。我国致力于与各方共建开放、公平、公正、非歧视的国际科技发展环境，共享优势技术资源平台，让核科技为人类共同福祉发挥更大作用。

再次，对于国际可控核聚变的火热态势也应冷静看待。可控核聚变研究无论成本、科学与工程艰巨程度、解决问题的时间跨度都不应低估。ITER最初计划在2020年开始实验，由于挑战重重，现已一再延期到2034年，成本从50亿美元涨到220亿美元。可控核聚变当前主要科学与工程挑战有诸如等离子体稳态燃烧、高温耐辐照材料、氚增殖与自持循环等，短期内商业化前景存在相当大不确定性。而我国近期聚变新突破集中“爆发”，显示出高端人才资源、工业基础储备、供应链能力、统筹合力集智等诸多优势，有望在未来一段时间成为国际可控核聚变的引领和中坚，给广大发展中国家及国际社会带来福祉，彰显中国高技术发展方向。（作者是中核战略规划研究总院研究员）