作者近影 |
人类面临能源短缺的问题早已在人们的意料之中，聚变能源成为人类社会未来的理想能源，是最有希望彻底解决能源问题的根本出路之一。核聚变反应不产生温室气体及核废料。原料可从海水中提取，几乎取之不尽，不会危害环境。科幻片《流浪地球》描述的太阳熄灭后，人类要用1万个聚变发动机产生的能量助推地球流浪到一个星际，说的就是聚变能的能力。
几十年前，科学家们就开始琢磨着在地球上建一个像太阳一样产生能量的装置。因为在他们看来，太阳之所以产生能量，就是太阳内部在不断地发生核聚变，如果能够在地球上建造一个像太阳一样不断地发生核聚变的装置，人类就能解决能源问题，造福人类。但其困难程度远远超出了他们最初的预计。
地球上最容易实现的聚变反应是氘氚聚变，如果让氘和氚发生聚变反应，氘和氚所处的环境温度必须达到1亿摄氏度以上。在这样的高温下，拿什么样的容器把高温下的氘氚气体约束在一起？这样高的温度，任何材料都注定无法承受。一旦某个环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。为了实现这一梦想，全世界几代科学家一直在奋斗，各国都在建设称为托卡马克的实验装置，利用磁悬浮的原理，将高达上亿度的等离子体火球悬浮起来，在托卡马克装置上开展各种探索研究。
2006年开始，中、欧、美、日、俄、印、韩七方决定联合建造国际热核聚变实验堆（ITER），这是中国参加的最大的国际科技合作项目。希望通过建设和运行ITER，验证和平利用核聚变能的科学技术和工程可行性。
中国托卡马克研究经过近50年的发展取得了很大的进展，特别是过去的20年发展很快，率先在国际上建成了第一个全超导托卡马克东方超环EAST，利用该装置开展了一系列前沿科学技术研究，特别是长时间聚变等离子体物理技术的安全控制问题。通过参与ITER计划和国内聚变研究的快速发展，中国在超导托卡马克聚变堆工程建设和相关物理实验方面已步入世界先进国家行列。由中国承担的ITER部件制造进度和质量均已处于合作七方的前列，参与ITER计划实施的一批科研机构和企业在超导托卡马克工程建设、聚变实验堆部件制造以及大科学工程管理等方面有长足进展，技术和管理水平大幅度提升。与此，在科学技术部的组织下，能够验证聚变大规模发电的中国聚变工程试验堆（CFETR）设计和工程研发正在深入进行。从整体上看，中国已经基本具备了制造聚变实验堆的工程技术和能力。当前积极谋划未来中国聚变工程实验堆的建设具有重要的战略意义，成功建设和开展科学研究不但能为我国进一步独立自主地开发和利用聚变能奠定坚实的科学技术与工程基础，而且使得中国率先利用聚变能发电、实现能源的跨越式发展成为可能。
聚变的道路依然漫漫，无论目前的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）还是未来ITER都还不能发电，目前依然还不能说实现人类彻底掌握人造太阳的梦想。我们聚变人是幸运的，我们生活在这个幸运的年代，国家和科技高速发展，党和国家以及公众对聚变事业都是大力支持，我本人已经从事聚变研究近40年，真心希望不要再过40年聚变才能发电。中国聚变团队时时刻刻都牢记国家和人民对我们的希望，不敢懈怠，唯有更加努力地工作，为了心中永远的太阳，为了在中国点亮聚变第一盏灯去努力、去追梦、去飞翔！
（作者为中国工程院院士，理学博士，中科院等离子体物理研究所研究员，中国磁约束聚变专家组召集人，中国聚变工程试验堆设计和工程预研负责人。）
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