人類向著聚變能源開發邁出一大步

新華社合肥1月20日電 題：人類向著聚變能源開發邁出一大步

新華社記者徐海濤、何曦悅

有中國“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）20日在此間創造新世界紀錄——首次完成1億攝氏度1066秒“高質量等離子體運行”。這是中國科研團隊向著聚變發電的未來邁出的一大步，也是人類向著清潔能源未來邁出的一大步。

1月20日，EAST物理實驗團隊在實驗成功后慶祝。新華社記者 周牧 攝

1億攝氏度1000秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，這些關鍵詞共同組成的是聚變研究中一個里程碑式的門檻。

“1000秒”的意義之所以重大，在于長脈沖高約束模達到1000秒，充分驗證了聚變裝置的系統集成能力和高參數等離子體穩態運行。這是未來聚變堆持續發電的基礎。

此次新紀錄由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的科研團隊創造，比他們在2023年創造的世界紀錄——穩態高約束模式等離子體運行403秒，足足多了600多秒。

中國“人造太陽”再創新紀錄不僅點燃了科學島上的一個不眠夜，也讓國際聚變科研界“燃”了起來。

EAST之所以被稱為“人造太陽”，是因為其擁有類似太陽的核聚變反應機制。包括中國團隊在內，全球都將“人造太陽”作為解決人類能源問題的“終極答案”之一。

由于實現核聚變的原材料在地球上極豐富，且排放無污染，如果能利用可控核聚變反應在地球上造出一個“太陽”，人類就如同擁有了一座原料不竭且無污染的發電廠，從而實現水清天藍、能源永續。

這是1月15日拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）。新華社記者 黃博涵 攝

核聚變能開拓的想象空間，遠不止“發電”這么簡單。在世界多部科幻小說、科幻電影中，核聚變飛船頻頻出現，成為宇宙航行的利器。

在現實中，科學家們告訴記者，核聚變飛船并非空想，人類未來確實有可能利用核能這種高效能源飛出太陽系，成為真正的太空文明。

為了聚變能源的夢想，全球科學家們已經努力70余年。但目前，全球核聚變實驗裝置離真正實現發電還有一定距離，主要面臨的挑戰包括必須能達到上億度高溫、長時間穩態運行并且具有可控性等。這也正是EAST不斷加速奔赴的方向。

“一個聚變裝置要達到千秒量級的穩定可靠，確保實現等離子體的長脈沖穩態運行，未來的聚變電站源源不斷發電才有可能。”中國科學院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤說。

他說，實現“1億度1千秒高約束模”將聚變能源的研發進程往前推進了一大步。

實驗參數跨越的背后是基礎研究和工程技術的跨越。中國EAST裝置上有核心技術200多項、專利2000余項，匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強磁場”“超大電流”等尖端技術于一爐。自2006年EAST建成運行以來，已經開展了20余輪物理實驗，等離子體運行次數超過15萬次。

中國向著“終極能源夢想”更近一步的成果，也將造福全球。

2006年，中國正式成為全球最大“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆（ITER）的參與方，在這個被視為全球各國共同“種太陽”的國際大科學工程計劃中，等離子體所是中方任務的主要承擔單位之一。

長期以來，EAST團隊通過開放共享的建制化管理模式，在第一壁材料等研究領域國際領先，能為ITER提供長脈沖穩態高溫等離子體運行的實驗平臺，一直都是ITER和多國聚變專家青睞的合作對象。

2024年年初，ITER實驗運行部門負責人等百余名中外科學家曾在EAST開展聯合物理實驗，為ITER的未來運行“打樣”，提前演示并攻克相關技術難題。

宋云濤介紹，等離子體所與全球50多個國家超過120家科研機構建立了穩定的交流與合作關系，還助力東南亞、西亞、南美、北非等地核聚變新興國家的相關學科和實驗裝置建設。

1月20日拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）控制大廳。新華社記者 周牧 攝

過去幾年里，EAST在長脈沖高約束模運行連續創造了60秒、100秒、403秒等重大突破，這讓中國在核聚變研究領域躋身全球第一梯隊行列，也為全球聚變堆建設提供重要參考。

此次EAST創造紀錄采用的高約束等離子體運行模式效率高、經濟性強，也正是ITER、中國聚變工程實驗堆（CFETR）等未來聚變實驗堆和工程堆穩態運行的基本模式。

“希望通過EAST擴大國際合作，早日實現核聚變能源為人類所用。”宋云濤說。

據悉，在EAST所在的安徽省合肥市，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆已完成工程設計。根據中國磁約束核聚變路線圖，未來將瞄準建設世界首個聚變示范電站。