中能观察丨“永远50年”魔咒已破？可控核聚变还有多远？

预计在2050年左右，即可实现可控核聚变的商业化应用

中国能源新闻网记者 白宇 见习记者 张浩正

　　“我认为实现可控核聚变已经不再是‘永远50年’，预计在2050年左右，即可实现可控核聚变的商业化应用。”在2025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届聚变能大会期间，核工业西南物理研究院院长助理、聚变科学所所长钟武律表示。

　　可控核聚变一直被视为人类的“终极能源”，具有资源丰富、固有安全、环境友好等优势。其原理是模拟太阳的核聚变反应，释放出巨大能量，因此也被称为“人造太阳”。目前，全球多个国家正在加速推进相关研究，我国已实现聚变能研发从“跟跑”到“并跑”的跨越，并在部分技术领域实现“领跑”，具备加速实现核聚变能商用的基础和能力。

　　中国与全球140余家核聚变科研机构建立合作伙伴关系

　　简单而言，可控核聚变即是将两个较“轻”原子核结合形成一个较“重”原子核的核反应形式。不过要实现这一反应需要极为苛刻的条件，如上亿摄氏度的高温、足够的等离子体约束时间等等。

　　“通常来看，业内将可控核聚变的发展分为六个阶段，其中前两个阶段为原理探索和规模实验，目前可控核聚变的发展已来到第三阶段——燃烧实验。”钟武律表示，“这一阶段我们要开展燃烧等离子等相关实验，也意味着真正要开始实现聚变反应。后续还将根据计划，陆续推进实验堆、示范堆、商用堆的建设。”

　　记者在此次会议上了解到，目前我国高度重视聚变能发展，已建成多个大科学装置，并取得多项进展。

　　今年1月，位于合肥的全超导托卡马克EAST装置获得重要成果，成功实现了上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录；今年3月，中核集团核工业西南物理研究院新一代人造太阳“中国环流三号”，首次实现原子核和电子温度均突破一亿摄氏度，综合参数聚变三乘积实现大幅跃升。

　　在国际合作领域，据中国国家原子能机构主任单忠德介绍，中国践行国际科技合作倡议，与全球50多个国家，140余家核聚变科研机构建立了合作伙伴关系，与国际原子能机构合作设立可控核聚变协作中心，助力聚变能科技与产业融合发展。

　　同时，中国也在国际热核聚变实验堆（ITER）计划中，承担了多个核心部件的研发与制造任务。

　　资料显示，ITER计划是7大成员方（中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国）合力建造的史上最大托卡马克装置，旨在验证大规模聚变能源的科学和工程可行性。

　　“作为ITER计划的关键合作伙伴之一，中国始终恪守国际承诺，高质量实施所承担的18个关键部件和系统的设计制造，以及核心设备的安装任务。”单忠德表示。

　　据介绍，今年，中方主导的ITER核心安装标段真空式模块组件成功标装入位，中方研制的ITER磁体支撑系统、包层屏蔽模块、磁体馈线系统等大型装备部件如期交付完成，助力ITER计划推进实施。

　　“参与ITER计划得到的国际合作经验，不仅加速了我国聚变技术的自主创新，也为未来自主建设聚变示范堆奠定了坚实基础。”中核集团科技带头人、ITER第一壁项目负责人谌继明表示。

　　“近年来，国际社会对聚变能源的关注持续升温，我们需要利用好这些资源，进行合力攻关，集中优势破解聚变领域的难题。再过10~20年，我们一定可以看到聚变能源的曙光。”钟武律表示。

　　商业化资本涌入聚变赛道投资超100亿美元

　　成绩斐然的同时，聚变能源的发展仍面临诸多挑战。

　　“后续我们还需要突破稳态运行、材料与工程、经济性等瓶颈。”谌继明表示。

　　如在极端高温与强辐射环境下，材料的性能直接关系聚变堆的安全性与经济性。“我们正在研究新型抗辐照材料，以适应聚变堆芯内环境，从而保障聚变堆可以安全稳定运行。”谌继明介绍。

　　此外，要推动聚变能源的发展，还需要吸引更加多元化的资本投入与更高效的产业协同，实现企业、资本等多方面的共同发力。

　　记者了解到，今年7月，定位于聚变领域世界一流企业的中国聚变能源有限公司（以下简称“中国聚变公司”）于上海挂牌成立。

　　“中国聚变公司是中核集团直属二级单位，将重点布局总体设计、技术验证、数字化研发等业务，并建设技术研发平台和资本运作平台。”核工业西南物理研究院副院长冯勇进介绍。

　　除“国家队”外，近年来，越来越多的民营企业也开始在聚变领域布局。

　　“目前商业化资本快速涌入聚变赛道，投资超100亿美元。”冯勇进表示，国内资本市场积极布局聚变发展，涌现出中国聚变、新奥科技、能量奇点、聚变新能、星环聚能、瀚海聚能等商业化公司，通过不同路径开展聚变商业化探索。

　　如在2017年，新奥启动从低碳技术向无碳技术的转型升级，对全球主要聚变研究机构的聚变路线和装置开展了全面而深入的调研，最终选择了球形环氢硼聚变的路线；2022年，新奥启动“和龙-2”的设计与建设，旨在探索解决氢硼聚变中的各项关键技术，实现氢硼热核聚变反应，该装置计划投资60亿元，预计于2027年建成。

　　“民营企业具有机制灵活、决策高效、创新动力强等优势，能够在聚变技术研发中快速试错、迭代升级，从而加速推进聚变研究从实验室到工程化应用的转化进程。”新奥能源研究院院长刘敏胜表示。

　　对此，冯勇进也表示，目前聚变能源研发投入进入新的增长期，民间资本和商业公司也已成为新的增长极。

　　而针对聚变领域未来的发展，单忠德表示，要加强科学研究，夯实创新基础。鼓励支持开展稳态燃烧、能量增益、燃料自持等基础科学研究。持续深化开展材料、工艺、装备等关键技术攻关，加快推进新型科学实验装置、工程验证平台建设，推动聚变能国际化创新发展。

　　“同时，要完善治理体系，汇聚全球合力。发挥世界各国优势，加强科学研究、技术研发、工程实验、AI赋能、数据共享等多双边国际合作交流，扩大大科学工程、大科学装置开放共享和互联互通，聚力突破重大关键科学问题和工程技术难题，缔造聚变赋能清洁能源的美好未来。”单忠德指出。

责任编辑：于彤彤