聚变点火新征程,中国聚变能源加速迈向工程化时代
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能源是人类文明进步的基石,而可控核聚变被誉为“人造太阳”,以其资源无限、环境友好的优势,被视为解决未来能源问题的终极方案,近年来,中国在可控核聚变领域加速奔跑,从基础研究到关键技术突破,从实验装置建设到工程化推进,正以“中国速度”迈向聚变能源应用的“星辰大海”,为全球能源转型贡献中国智慧与力量。
从“跟跑”到“并跑”:中国聚变研究的跨越式发展
可控核聚变是通过将轻原子核(如氘、氚)在极端高温高压条件下聚合成较重原子核,释放巨大能量的过程,其燃料氘可从海水中提取,氚可通过锂增殖获得,地球上氘的储量可供人类使用数十亿年,且反应过程不产生温室气体与长寿命放射性核废料,是理想的清洁能源。
中国聚变研究始于上世纪50年代,虽起步较晚,但通过几代科学家的接力奋斗,实现了从“跟跑”到“并跑”的跨越,尤其是进入21世纪后,中国聚变研究进入快车道:2006年,全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)首次实现200秒长脉冲等离子体运行;2017年,EAST实现1亿摄氏度持续运行101.2秒,刷新世界纪录;2021年,EAST成功实现403秒高约束模式等离子体运行,再次彰显中国在聚变领域的领先地位,这些突破不仅验证了聚变物理的可行性,更为工程化积累了关键数据与技术经验。
“人造太阳”再升级:从“实验装置”到“工程堆”的攻坚
聚变能源的终极目标是实现持续、稳定、可控的聚变发电,这需要从实验装置迈向工程化聚变堆,近年来,中国将聚变工程化列为核能发展的重点方向,两大标志性工程——中国聚变工程实验堆(CFETR)和“人造太阳”升级装置(HL-2M)的建设,标志着中国聚变研究从“原理验证”向“工程实施”的全面转型。
CFETR是中国自主设计、建造的国际首个聚变工程实验堆,其目标是建设一座能大规模生产氚、实现高增益聚变反应、并验证聚变发电关键技术的“聚变能源示范堆”,按照规划,CFETR将于2035年建成并投入运行,实现1GW的聚变功率输出,为商业聚变电站奠定基础,而HL-2M作为目前中国参数最高的托卡马克装置,已实现等离子体温度超过1.5亿摄氏度、等离子体电流1兆安培的运行能力,为CFETR的设计与运行提供了重要支撑。
中国在聚变关键材料、超导磁体、偏滤器、氚增殖包层等核心技术上也取得系列突破,中国自主研发的ITER(国际热核聚变实验堆)用Nb₃Sn超导磁体样机通过国际认证,标志着中国在聚变超导材料领域达到世界先进水平;面向CFETR的氚增殖包层设计方案已完成概念设计,为解决聚变燃料“自持”问题提供了中国方案。
开放合作:中国聚变能源的全球担当
聚变能源是人类共同的事业,需要全球协同攻关,中国始终秉持开放合作的态度,深度参与国际热核聚变实验堆(ITER)计划,承担了约9%的采购包制造任务,为ITER装置建设提供了关键部件与技术支持,中国与欧盟、美国、日本、韩国等国家和地区建立了广泛的聚变合作机制,共享实验数据、联合开展技术研发,推动聚变能源领域的知识传播与能力建设。
在ITER计划之外,中国还主动发起“国际聚变能源联合中心”,吸引全球顶尖科学家来华工作,推动聚变技术成果转化,这种“聚变命运共同体”的理念,不仅加速了中国聚变工程化的进程,也为全球聚变能源发展注入了新动能。
迈向未来:聚变能源点亮“零碳”希望
当前,全球能源转型进入关键期,发展清洁、安全、可持续的能源成为共识,可控核聚变作为“终极能源”,其工程化突破将彻底改变人类能源结构,助力实现“碳中和”目标,中国正以“十年磨一剑”的定力,在聚变能源领域持续发力:从EAST的“稳、长、高”运行,到CFETR的工程化推进,再到聚变商业电站的远景规划,一条清晰的“中国聚变路线图”正在铺展。
随着聚变技术的不断成熟,聚变电站有望像今天的核电站一样,为城市、工厂、家庭提供源源不断的清洁电力,而中国在聚变工程化道路上的加速奔跑,不仅将保障国家能源安全,更将为人类应对气候变化、实现可持续发展贡献“中国力量”,正如中国科学院院士李建刚所言:“聚变能源的实现,可能需要50年或更长时间,但每一步都在缩短我们与‘人造太阳’的距离,中国正以坚定的步伐,走在这条充满希望的道路上。”
聚变“点火”的曙光已现,中国正以昂扬的姿态,迈向聚变能源工程化的新时代,为点亮人类未来的“零碳”梦想书写着精彩的篇章。 亚星官网开户