追光逐日 聚变发电更近一步

前不久，在安徽合肥，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录。春节假期刚过，EAST团队的工作状态如何？新的一年又有怎样的目标？未来真正实现可应用的核聚变发电还有多远？

2月6日，记者来到合肥科学岛，在EAST装置大厅内，技术人员戴着“小黄帽”紧张有序地进行装置的检修、升级工作，为下一轮实验作准备。

黄耀是中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所的副研究员，也是EAST装置运行控制系统团队成员。假期一结束，他就立马回到工作岗位，开启“战斗模式”。

“省委、省政府在科技创新方面作出部署，为一线科研工作者增添了信心动力。”黄耀表示，新的一年，将继续与团队一起加快研发紧凑型聚变能实验装置的运行控制系统。

提到年初EAST装置的新突破，黄耀打开了话匣子：“为了实现此次突破，团队在多方面提升装置的性能，比如提升加热系统稳定性、控制系统精准性、诊断系统可靠性等，还解决了高参数等离子体集成运行、第一壁热与粒子排出等前沿问题。”

“未来磁约束聚变堆装置至少要维持小时量级的反应时间。”黄耀告诉记者，“1亿摄氏度”“1066秒”“高约束模式”的同时实现，意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆高效稳态运行必备的环境，标志着聚变研究从前沿的基础研究转向工程实践，是一次重大跨越。

EAST装置之所以被称为“人造太阳”，是因为其拥有类似太阳的核聚变反应机制。“核聚变能源具有原料丰富、安全高效、清洁低碳的独特优点，用它发电可提供近乎零碳排放的清洁能源。”黄耀说，核聚变的燃料之一氘在海洋中大量存在，一升海水中提炼出来的氘与另外一种原料氚经过聚变反应释放出的能量，相当于300升汽油燃烧的能量。

安全性高、能量密度高、资源丰富、环境友好，这些优点让可控核聚变成为未来能源的重要选择，也成为世界各国研究和投资的焦点。包括中国在内，全球都将“人造太阳”作为解决人类能源问题的“终极答案”之一。

为此，科学岛团队已经努力50余年，历经几代人接续研发，EAST装置汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一体，近百万个零部件协同工作，拥有专利近2000项。

就长脉冲高约束模运行方面，EAST先后跨越60秒、100秒、400秒等重大里程碑。此次实现千秒亿度高约束模式运行，表明我国在磁约束高温等离子体物理与工程技术研究方面走到了世界前列。

黄耀提到，在国内，除合肥外，成都等也有布局磁约束核聚变方面的大科学装置；在基础物理研究方面，中国科大、浙大、大连理工等高校也在积极探索研究；此外，上海、廊坊和西安等地都有商业资本参与到聚变能源的建设中。

近年来，安徽着力打造聚变能源科创引领高地建设，世界首个全超导托卡马克实验装置（EAST）、聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）等装置已形成覆盖科学研究、工程集成、原型装置的磁约束核聚变大科学装置集群。围绕创新链布局产业链，2023年11月，聚变产业联盟在合肥成立，已有1000多家单位携手加快聚变关键核心技术攻关，加快布局聚变能源装备、零部件、后市场全产业链。

“为了加速聚变工程化和商用化进程，在合肥，紧凑型聚变能实验装置（BEST）正如火如荼地进行建设。”黄耀介绍，BEST装置将使用真实的原料氘和氚进行可控核聚变反应，计划在2027年建设完成，并在全球首次演示聚变能发电。

发展聚变能源产业，既需要技术的不断突破，也需要资本的有力保障，更需要给足发展时间和容错空间。未来真正实现可应用的核聚变发电，还有多远？

“目前计划通过‘三步走’，实现聚变能源的商业应用。”黄耀说，一是EAST装置进行科学实验探究，这部分基本完成。第二步是用3年到5年时间加快建设全超导紧凑型聚变装置，实现能量的输出大于输入。第三步是计划在2035年建成中国聚变工程实验堆，实现能量的输出大于输入20倍，开启真正的聚变能源应用，巨量清洁的聚变能将逐步服务千家万户。